Les cellules photovoltaïques en silicium : théorie et fabrication

Auteur(s) :

Richet, Nicolas Découvrir l'auteur

Résumé

Une étude du fonctionnement des cellules solaires en silicium, qui dominent actuellement le marché de l'énergie photovoltaïque. Elle présente le processus de conversion de l'énergie, de l'absorption de photons à la modélisation électrique, avant d'exposer les modalités de fabrication de ces cellules : construction des plaquettes, diffusion des atomes dans le substrat, isolation, etc. ©Electre 2016

Éditeur(s)
- EDP sciences
Date
- DL 2016
Langues
- Français
Description matérielle
- 1 vol. (XI-209 p.) : ill. en coul. ; 24 cm
Collections
- QuinteSciences
Sujet(s)
ISBN
- 978-2-7598-1827-3
Indice
- 621.28 Énergie solaire
Quatrième de couverture
- Les cellules photovoltaïques en silicium : théorie et fabrication
  L'énergie photovoltaïque est aujourd'hui en plein essor. La part issue des panneaux solaires dans la production d'électricité est de plus en plus importante et connaître le fonctionnement physique et les moyens de production d'une cellule solaire en silicium devient inévitable dans ce domaine.
  Ce livre présente le mécanisme électronique régissant l'absorption d'un rayon lumineux par le silicium et la propagation du courant créé, en introduisant entièrement la théorie de la jonction p-n. L'auteur décrit dans une deuxième partie les transformations successives d'une plaquette en silicium en cellule solaire. Enfin, dans une troisième partie, les améliorations pour augmenter le rendement des cellules sont exposées et permettent de mieux comprendre comment la filière photovoltaïque se transforme.
  Destiné à des étudiants, ingénieurs et chercheurs, ce livre permet d'avoir une vue très complète sur les cellules solaires en silicium.
Tables des matières
- - Les cellules photovoltaïques en silicium : théorie et fabrication
  - Nicolas Richet
  - edp sciences
  - Remerciementsiii
  - Préfaceix
  - Introduction1
  - Partie I ¤ Présentation et fonctionnement des cellules solaires standard en silicium massif5
  - Chapitre 1 ¤ Principe7
  - Chapitre 2 ¤ Représentation de l'énergie dans un semi-conducteur13
  - 2.1 Bandes d'énergie et bande interdite13
  - 2.2 Schéma de bandes15
  - Chapitre 3 ¤ Absorption de photons par le silicium19
  - Chapitre 4 ¤ Courants d'électrons et de trous23
  - Chapitre 5 ¤ Concentrations d'électrons et de trous29
  - 5.1 Jonction pln en équilibre thermique29
  - 5.2 Jonction pln hors équilibre thermique34
  - Chapitre 6 ¤ Zone de charge d'espace37
  - 6.1 Zone de charge d'espace en équilibre thermique37
  - 6.2 Zone de charge d'espace hors équilibre thermique42
  - Chapitre 7 ¤ Recombinaisons43
  - 7.1 Calcul des recombinaisons43
  - 7.2 Recombinaisons radiatives44
  - 7.3 Recombinaisons d'Auger45
  - 7.4 Recombinaisons de Shockley-Read-Hall48
  - 7.5 Recombinaisons surfaciques50
  - Chapitre 8 ¤ Caractéristiques d'une cellule solaire55
  - Chapitre 9 ¤ Modélisation électrique59
  - 9.1 Hors équilibre thermique et à l'ombre60
  - 9.1.1 Circuit à une diode60
  - 9.1.2 Circuits à diodes en parallèle67
  - 9.1.3 Courants pour une cellule éclairée69
  - 9.2 Régime transitoire pour une cellule à l'ombre et une cellule éclairée72
  - Chapitre 10 ¤ Prédominance du silicium73
  - Partie II ¤ Étude d'une cellule solaire et des étapes de sa fabrication83
  - Chapitre 11 ¤ Processus de formation des cellules solaires et fabrication des plaquettes85
  - 11.1 Les quatre catégories de cellules solaires85
  - 11.2 Étapes de fabrication86
  - 11.3 Fabrication des plaquettes91
  - Chapitre 12 ¤ Texture93
  - 12.1 Microtexturation chimique par voie humide95
  - 12.1.1 Cellules solaires monocristallines95
  - 12.1.2 Cellules solaires multicristallines101
  - 12.2 Nanotexturation103
  - 12.2.1 Nanotexturation par gravure ionique réactive (Reactive Ionic Etching, RIE)104
  - 12.2.2 Nanotexturation par Na₂S₂O₈ et particules d'argent105
  - 12.2.3 Nanotexturation par lithographie et impression nanométrique aux UV109
  - 12.3 Effets secondaires électriques109
  - 12.4 Comparaisons entre texturations112
  - Chapitre 13 ¤ Diffusion des atomes dopants dans le substrat115
  - 13.1 Lacunes et auto-interstitiels116
  - 13.2 Diffusion118
  - 13.2.1 Diffusion des défauts ponctuels natifs118
  - 13.2.2 Auto-diffusion119
  - 13.2.3 Grandeurs macroscopiques de la diffusion120
  - 13.2.4 Méthodes de diffusion et de piégeage126
  - 13.3 Procédé de diffusion130
  - Chapitre 14 ¤ Passivation de la cellule solaire131
  - 14.1 Fondements de la passivation132
  - 14.2 Passivation à l'avant par dépôt de couches sur le silicium132
  - 14.2.1 Dioxide de silicium amorphe (SiO₂)132
  - 14.2.2 Nitrure de silicium (SiN_x)133
  - 14.2.3 SiO_x134
  - 14.2.4 SiC_x134
  - 14.2.5 Alumine (Al₂O₃)135
  - 14.2.6 Couches intermédiaires en silicium amorphe intrinsèque et dopé135
  - 14.3 Passivation par un champ de surface arrière (Back Surface Field, BSF)136
  - Chapitre 15 ¤ Couches anti-reflet141
  - 15.1 Calculs d'intensité lumineuse142
  - 15.1.1 Méthode des matrices de transfert142
  - 15.1.2 Méthode de radiation nette146
  - Chapitre 16 ¤ Collecteurs et bus153
  - 16.1 Conduction et modélisation153
  - 16.2 Métallisation155
  - 16.2.1 Métallisation à l'avant156
  - 16.2.2 Métallisation à l'arrière160
  - Chapitre 17 ¤ Isolation électrique de la cellule163
  - Chapitre 18 ¤ Les cellules du futur165
  - 18.1 Cellule à émetteur et face arrière passivés165
  - 18.2 Cellule traversée par des connecteurs métalliques (Metal Wrap Through Solar Cell, MWT)167
  - 18.3 Cellule à émetteur et face arrière passivés et traversée par des connecteurs métalliques (PERC-MWT)170
  - 18.4 Cellule traversée par des émetteurs cylindriques (Emitter Wrap-Through Solar Cells, EWT)170
  - 18.5 Cellule à substrat fritté171
  - 18.6 Cellules à substrat de type n171
  - 18.6.1 Jonction arrière en alliage d'aluminium171
  - 18.6.2 Cellules à émetteur avant créé par diffusion de bore173
  - 18.6.3 Cellule contactée à l'arrière avec une jonction obtenue par diffusion de bore174
  - 18.6.4 Hétérojonctions175
  - Bibliographie177
  - Index205
Origine de la notice:
- FR-751131015