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L’énergie solaire photovoltaïque Ricardo Izquierdo, Ing., Ph.D. Département de génie électrique École de technologie supérieure

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L’énergie solaire photovoltaïque

Ricardo Izquierdo, Ing., Ph.D.Département de génie électriqueÉcole de technologie supérieure

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Ricardo Izquierdo

• Formation et parcours– "Détermination et quantification des liens chimiques dans le a-

Si:H par XPS", Mémoire de maîtrise, École Polytechnique (1988).

– Associé de recherche, Laboratoire de Procédés Lasers, École Polytechnique (1988-1994).

– "Dépôt par ablation laser de couches minces de conducteurs superioniques de sodium", Thèse de Doctorat, École Polytechnique (1998).

– Ingénieur-Scientifique puis directeur R&D chez Technologies Novimage-OLA Display de 1997 à 2005.

– Professeur programme génie microélectronique, UQAM de 2005 à 2016.

ENR810 Énergies renouvelables 2

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3ENR810 Énergies renouvelables

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4ENR810 Énergies renouvelables

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5ENR810 Énergies renouvelables

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ENR810 Énergies renouvelables 6

ENR889Professeur : Ricardo Izquierdo

Téléphone : 514 396-8751

Bureau: A-2475

Courriel: [email protected]

Systèmes d’énergie solaire photovoltaïque

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Plan de la présentation

• Énergie

• Solaire

• Photovoltaïque

– Historique

– Principes

– Technologie

– Évolution

• Conclusion

ENR810 Énergies renouvelables 7

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L’énergie solaire photovoltaïque

ENR810 Énergies renouvelables

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Énergie

There is a fact, or if you wish, a law, governing all natural phenomena that are known to date. There is no known

exception to this law—it is exact so far as we know. The law is called the conservation of energy. It states that there is a

certain quantity, which we call energy, that does not change in the manifold changes which nature undergoes. That is a

most abstract idea, because it is a mathematical principle; it says that there is a numerical quantity which does not

change when something happens. It is not a description of a mechanism, or anything concrete; it is just a strange fact

that we can calculate some number and when we finish watching nature go through her tricks and calculate the number

again, it is the same.

It is important to realise that in physics today, we have no knowledge of what energy is. We do not have a picture that

energy comes in little blobs of a definite amount. It is not that way. However, there are formulas for calculating some

numerical quantity

The Feynman Lectures on Physics, Volume I

9ENR810 Énergies renouvelables

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Énergie

L. Freris and D. Infield, Renewable Energy in Power Systems (John Wiley & Sons Inc, Chichester, United Kingdom, 2008).

10ENR810 Énergies renouvelables

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11

Human Energy Use

1980 1990 2000 2010 2020 2030

TW 25

20

15

10

5

0Year

Réf: Buonassisi (MIT) 2011

La révolution énergétique

ENR810 Énergies renouvelables

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Source: Lawrence Livermore National Laboratory (2016).

Estimated US Energy Use in 2015: ~97.5 Quads

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L’énergie solaire photovoltaïque

ENR810 Énergies renouvelables

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Le Soleil est un corps noir qui émet à

une température de 5760K

A sa surface on a une densité

de puissance Ps= 62 MW m-2

La densité de puissance PE émise par le

Soleil à la surface de la terre est

1353Wm-2

Le Soleil

14

Solaire

ENR810 Énergies renouvelables

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Pourquoi le soleil brille-t-il?

Réla t io n Masse én e rg i e ! E=mc2

U n e so u r ce d ' én e rg i e b eau co up p lu s

g r an de q u e n ' imp o r t e q u e l l e au t r e !

Un gramme de matière contient l 'énergie

de 15 000 barils de pétrole!

D e u x n o y a u x l é g e r s r é u n i s

e n u n s e u l n o y a u

Fusion

ENR810 Énergies renouvelables

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Fusion Noyau solaire:

- Tempéra tu re = 15 mi l l i ons de K .

- Suff i samment chaude pour fus ionner

l ' hydrogène

- S é r i e d e r é a c t i on s d e f u s i o n q u i c o n v e r t i e 4

h y d r o g è n es e n 1 h é l i um.

- La masse de 4 H supér ieure à la masse de

l ’He : ce t te d iminut ion de masse es t la source

d 'énergie ! ! Seulement 0 ,7% de di fférence

ENR810 Énergies renouvelables

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ENR810 Énergies renouvelables 17

htp://mynasadata.larc.nasa.gov/ElectroMag.html

Spectre Électromagnétique

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Radiation solaire

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www.renewableenergyst.org/solar.htm

Anchorage : 127

Montréal : 163

Las Vegas : 233

Sahara : 267

19

Densité de puissance moy. (W/m2)

ENR810 Énergies renouvelables

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Le soleil est une énorme source d'énergie inexploitée pour la planète.

Réf: Buonassisi (MIT) 2011

Pourquoi le Solaire?

ENR810 Énergies renouvelables

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La ressource solaireun grand potentiel pour les processus de

conversion directe

Source: United Nations World Energy Assessment: Energy and the Challenge of Sustainability

www.undp.org/energy/activities/wea/drans-‐frame.html

Potentiel théorique pour diverses sources d'énergie renouvelables :

Utilisation totale de l'énergie humaine (du milieu à la fin du 20e siècle): 4x1014 kWh/année

Source Potentiel théorique

(kWh/année)

Hydro 4.1x1014

Biomasse 8.1x1014

Wind 1.7x1015

Océan 2.1x1015

Solaire 1.1x1018

ENR810 Énergies renouvelables

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• Assez d’énergie solaire arrive sur terre à chaque minute pour répondre aux besoins énergétiques du monde pour une année entière

htip://www.ez2c.de/ml/solar_land_area/,via WikiMedia Commons

• En plaçant des centrales photovoltaïques fonctionnant à 8% d'efficacité sur la surface des sites des points noirs montrés on génèrerait suffisamment d'énergie pour alimenter les besoins du monde entier

Potentiel pour l'énergie solaire

22ENR810 Énergies renouvelables

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Approche Énergie entrante

Énergie sortante

Taux de conversion mondial (vers la fin de 2015)

23

3 façons de capturer l'énergie solaire

ENR810 Énergies renouvelables

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Approche Énergie entrante

Énergie sortante

Taux de conversion mondial (vers la fin de 2015)

Photosynthèse Lumière (Énergie EM)

Énergie chimique

100500 TW

24

3 façons de capturer l'énergie solaire

ENR810 Énergies renouvelables

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Approche Énergie entrante

Énergie sortante

Taux de conversion mondial (vers la fin de 2015)

Photosynthèse Lumière (Énergie EM)

Énergie chimique

100500 TW

Solaire thermique

Lumière (Énergie EM)

Énergie thermique

4.5 GW

25

3 façons de capturer l'énergie solaire

ENR810 Énergies renouvelables

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Approche Énergie entrante

Énergie sortante

Taux de conversion mondial (vers la fin de 2015)

Photosynthèse Lumière (Énergie EM)

Énergie chimique

100500 TW

Solaire thermique

Lumière (Énergie EM)

Énergie thermique

4.5 GW

Photovoltaïque Lumière (Énergie EM)

Énergie électrique

233 GW

26

3 façons de capturer l'énergie solaire

ENR810 Énergies renouvelables

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L’énergie solaire photovoltaïque

27ENR810 Énergies renouvelables

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Le terme « photovoltaïque » vient du grec Φώς

(phos) signifiant « lumière » et « voltaïque »,

signifiant électrique, du le nom du physicien

italien Volta, d’après qui l’unité de potentiel

électrique, le volt, est nommée.

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Photovoltaïque

ENR810 Énergies renouvelables

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ENR810 Énergies renouvelables 29

http://en.wikipedia.org/wiki/File:Alexandre_Edmond_Bec

querel,_by_Pierre_Petit.jpg

E. Becquerel, “Mémoire sur les effets électriques produits sous l'influence des rayonssolaires,” Comptes Rendus 9, 561–567 (1839)

http://pvcdrom.pveducation.org/MANUFACT/FIRST.HTM

Courtesy of PVCDROM. Used with permission.

Buonassisi (MIT) 2011

Historique de la Photovoltaïque

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ENR810 Énergies renouvelables 30

1877: Photoelectric effect

in solid system

1883: Photovoltaic effect

in sub-mm-thick films

1927: Evolution of solid-

state PV devices

W.G. Adams and R.E. Day, “The Action

of Light on Selenium,” Proceedings of

the Royal Society A25, 113 (1877)

C.E. Fritts, "On a new form of selenium

photocell", Proc. of the American

Association for the Advancement of

Science 33, 97 (1883)

L.O. Grondahl, "The Copper-Cuprous-

Oxide Rectifier and Photoelectric

Cell", Review of Modern Physics 5,

141 (1933).

Réf: http://pvcdrom.pveducation.org/MANUFACT/FIRST.HTM

Historique de la Photovoltaïque

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• Une compréhension accrue de la physique impliquée

et le développement du silicium pour les redresseurs

électroniques, etc., ont mené à un premier dispositif de

silicium pratique démontré en 1958, Bell Labs

Historique de la Photovoltaïque

31ENR810 Énergies renouvelables

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Principes de la Photovoltaïque

ENR810 Énergies renouvelables

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- La lumière est constituée de paquets d'énergie, appelés photons.

- L'énergie de la lumière ne dépend que de sa fréquence ou de sa couleur.

- La lumière bleue ou ultraviolette fournit de l'énergie pour que l'électron

s’échappe à la surface d'un métal - Effet photoélectrique.

Metal Lumière

e-

33

Effet photoélectrique

ENR810 Énergies renouvelables

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• La théorie quantique décrit la dépendance en fréquence de l’énergie des photons

• Les photon visibles ont des longueurs d’onde dans les centaines de nm (pic de spectre solaire à 550nm)

• Les énergies des photonsvisibles sont de l’ordre de 0,6 à 6eV (pic de spectre solaire à 2,3eV)

E h hc

ph

p k ph

Les photons ont de l’énergie:

Les photons ont un momentum:

34

Photons : Quanta de lumière

ENR810 Énergies renouvelables

hh

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Longueur d’onde(m)

Fréquence(Hz)

hhc

E

[um]

24.1][

eVE

Énergie élevée (UV, bleu : 0.3 - 0.5 μm)

Énergie moyenne (rouge : 0.6 - 0.7 μm)

Énergie basse (infrarouge : > 0.8 μm)

35

Spectre Électromagnétique

ENR810 Énergies renouvelables

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Bandes permisesOrbitales atomiques

Bande Interdite

ENR810 Énergies renouvelables

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Gap Semiconducteur:

0 < Eg < 3 eV Gap Isolant: > 3 eV

Un semi-conducteur a une bande interdite Eg (en général) entre 0,5 et 3,0 eV séparant les

états remplis et les états non remplis. Notez que cela est juste où nous voulons qu’elle soit –

c'est-à-dire droit où le spectre solaire culmine à 2.23 eV.

Éner

gie

Metal

Bande de valence

Bande de conduction

Bande de conduction

EgEg

37

Bande Interdite

Bande de valence

ENR810 Énergies renouvelables

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Pour chaque électron excité dans la bande de conduction, un ‘trou’ est crée dans la bande de valence.

Ect

Ecb

Evt

Evb

Distance

Gap d’énergie

Bande de

conduction

Bande de

valence

électron

trou

Nouveau concept: Trou

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Absorption de lumière

• Absorption des photons où l'énergie de chaque photon est donnée par:

• L'énergie du photon est le principal facteur déterminant de ce qui

se produit quand il atteint le semiconducteur

– Si E < EG alors (idéalement) Pas d’absorption

– Si E ≥ EG alors absorption

• L'énergie au-dessus du gap est

perdue sous forme de chaleur

au réseau cristallin (phonons)

• Principales pertes

fondamentales pour une cellule

solaire

excess holes

39ENR810 Énergies renouvelables

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• La bande interdite est le principal facteur déterminant la quantité de photons disponibles pour la génération de porteurs

– En général, nous avons une seule bande interdite

– Une bande interdite plus petite signifie plus de photons disponibles mais…..

Absorption de lumière

40ENR810 Énergies renouvelables

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Tous les porteurs proviennent de la génération de

paires électron trou.

Taux de génération de porteurs égale taux

de recombinaison.

Semiconducteurs intrinsèques

41ENR810 Énergies renouvelables

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Doneurs (Groupe V)

L’arsenic (ou phosphore)

remplace un atome de

silicium dans le crystal. Un

électron additionnel peut

devenir“ionisé” pour

devenir un électron de

conduction.

Cet électron a été donné à

la bande de conduction.

Silicium de type-n, dopé avec de l’arsenic

Semiconducteurs extrinsèques

42ENR810 Énergies renouvelables

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Semi-Conducteur Non-Dégénéré

Ionisation Complète:

DNn Toues les impuretés sont

ionisées à température

de la pièce.

TB

k

ANp

Semiconducteurs extrinsèques

43ENR810 Énergies renouvelables

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• (a) Semi-conducteurs du type-p et du type-n avant de former la jonction. (b) Champ électrique induit dans la région de transition et diagramme de bande de la jonction p-n à l’équilibre.

ÉquilibreThermo-Dynamique

Jonctions p-n

44ENR810 Énergies renouvelables

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x

so

dxxx )(1

)(

P N

P N- - -

- - -- - -

+++

++++++

- - - +++- - - +++- - - +++

Zone d’appauvrissement

Champ électrique

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ENR810 Énergies renouvelables 46

Équation Diode Idéale

qV /kTI Io e 1Noir

I Io ILe 1qV /kT

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ENR810 Énergies renouvelables 47

Calcul efficacitéC

urr

ent

Den

sity

(J)

Voc

MPP

Open-circuit voltage (voltage maximun, courant zero, puissance zero)

Maximum Power Point(puissance maximale, i.e.,produit courant-voltage)

J Jo e 1JL

Short-circuit current(courant maximum, voltage zero,puissance zero)

Jsc

qV /kT

Efficacité

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ENR810 Énergies renouvelables 48

Cu

rre

nt

De

nsi

ty(m

A/c

m2)

Po

we

rD

en

sity

(mW

/cm

2)

Voc

Jsc

MPP

Par convention: On inverse les quadrants!

Courbe JV illuminée

Efficacité

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ENR810 Énergies renouvelables 49

Efficacité Vmp Jmp

Fill Factor FF Vmp Jmp

Voc Jsc

On obtient:

Efficacité Vmp Jmp

FFVoc Jsc

Puissance sortantePuissance entrante

Puissance sortantePuissance entrante

Efficacité

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ENR810 Énergies renouvelables 50

Classification des principales technologies de cellules

solaires PV (source :Hespul)

Les technologies de cellules solairesphotovoltaïque

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Efficacité Cellules Solaires

ENR810 Énergies renouvelables

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Commons license. For more inormation, see http://ocw.mit.edu/fairuse.

Courtesy of PVCDROM. Used withpermission.

https://www.youtube.com/watch?v=cYj_vqcyI78

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Silicium monocristallin

ENR810 Énergies renouvelables

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ENR810 Énergies renouvelables 53

Silicium multi-cristallin

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- Exemple: cellule 19.6% d’efficacité sur du silicium CZ

Source: J-H Lai, IEEE PVSC, June 2011

Cellules solaires Si cristallin

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Avantages:

Elles permettent de fabriquer des modules d’une surface plus importante

(4 voire 6 m2),qui peuvent même être ensuite découpés;

Elles ne craignent pas l’échauffement qui peut faire chuter le rendement des

modules cristallins autour de 60°C,ce qui les rend plus aptes à l’intégration.

Elles captent mieux le rayonnement diffus et sont donc mieux adaptées à

certains sites;

En phase industrielle, leur coût de fabrication est en principe moins élevé

(procédé roll-to-roll).

Inconvénients :

industrialisation moins avancée;

matières premières limitées et en concurrence avec d’autres usages;

toxicité des matériaux;

recyclage plus complexe.

p-i-n in line a-Si

deposition

Flexible substrates or

glass substrate

a-Si solar

cellsPECVD

Les technologies en couches minces

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ENR810 Énergies renouvelables 56

Crédit Dr. Riad Nechache

•Substrat :verre face avant ou verre,polymère ou métal

face arrière

•Fabrication :gravure du verre frontal,dépôt du contact

frontal (ZnO ou SnO2 ou ITO),dépôt chimique en phase

gazeuse de trois couches de silicium amorphe à partir de

gaz précurseurs (ex :SiH4 et H2) :dopé bore,non dopé

et dopé phosphore,dépôt du contact métallique face

arrière (ex :Ag ouAl/Ni),structuration en tuile par rayure

laser après chaque étape de dépôt (remarque :dépôt

basse température 200°C environ)

•Epaisseur :1 μm dont 0,3 μm de silicium amorphe

•Taille de cellule :selon le substrat

•Rendement moyen cellule :4 – 10 % (module 5 – 7%

stabilisé)

•Aspect :brun-rougeâtre à bleu-violet

•Transparence :par micro-gravure

Module Unisolar de UnitedOvonics

Modules AsiThru etAsi Opak

de Schott Solar

Modules translucides au silicium

amorphe (crédit :Nexpower)

Silicium amorphe

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ENR810 Énergies renouvelables 57

Structure d’une celluleCdTe (crédit :NREL)

Module CdTe

(crédit :First Solar)

Substrat : verre (face avant)

Fabrication : dépôt d’une couche conductrice

transparente (ex: oxyde d’étain dopé à

l’indium), dépôt d’une mince couche fenêtre en

CdS puis de la couche d’absorption en CdTe et

recristallisation par chauffage, dépôt du contact

face arrière

Epaisseur : 5 μm

Taille de cellule :selon le substrat

Rendement moyen cellule : 9 – 17 %

(module 13% - record à 18,2%)

Aspect : uni vert foncé à noir

Transparence : non

Crédit Dr. Riad Nechache

Le tellure de cadmium (CdTe)

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21/03/2018 ENR810 Énergies renouvelables 58

Structure d’une celluleCIGS (crédit :NREL)

Module PowerFLEX

de Global Solar (crédit :Hanergy)

Modules de rendement 14,6 %(crédit :ManzAG )

Substrat : verre, métal ou polymère (face arrière)

Fabrication : dépôt du contact face arrière

molydène,dépôt par co-évaporation de cuivre,

indium, gallium et disélénium, dépôt d’une

fenêtre de CdS en bain chimique puis dépôt de

ZnO dopé aluminium par pulvérisation

cathodique,anti-refletsemiconducteur à

structure chalcopyrite CuInGaSe2, couche

mince polycristalline, hétérojonction

CIGS/CdS/ZnO

Epaisseur :1,5 - 3,5 μm

Taille de cellule : selon le substrat

Rendement moyen cellule :11 – 18 %

(max 21,7%)

Aspect :uni gris foncé à noir

Transparence : par micro-gravureCrédit Dr. Riad Nechache

Le Cuivre Indium Gallium (di)Selenium (CIGS)

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ENR810 Énergies renouvelables 59

Principe d’une celluleen matière plastique (crédit :DGS)

Le matériau absorbeur (ou donneur d’électrons) peut être :

soit de petites molécules organiques comme des

phthalocyanines,des polyacenes,ou des squarenescombinées avec des perylene ou des fullerènes commeaccepteur ;soit des molécules à longue chaîne (ex :polymères detype P3HT,MDMO-PPV,PEDOT:PSS,PET,PC61BM,PCDTBT…) combinées avec des dérivés des fullerènescomme accepteurs (e.g.,PC60BM,PC70BM).

Substrat :verre

Fabrication :dépôt d’un oxyde conducteur transparent(TCO) sur le verre avant,dépôt d’un mélange de polymèreou d’oligomère et d’une masse de remplissage,dépôt ducontact arrière

Epaisseur :400 nm

Taille de cellule :celle du substrat

Rendement cellule moyen :8 – 10 % (modules 3 – 5%)

Couleur :selon le colorant

Transparence :oui

Cellules polymères

Crédit Dr. Riad Nechache

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ENR810 Énergies renouvelables 60

Structure d’une celluleà pérovskite(crédit :Martin Green

etAl / Nature Photonics

Structure d’un cristal

de pérovskite génériqueABX3 (crédit :Martin GreenetAl / Nature Photonics)

La structure la plus répandue est à base de iodure de plomb méthylammonium :CH3NH3PbI3.

Substrat :verre

Fabrication :Dépôt deTiO2 par couches atomiques,

revêtement par centrifugation de la couche de Pérovskite

(CH3NH3PbI3),dépôt de la couche de transport de trou

(Hole Transport Material) en CuSCN par revêtement en

centrifugation ou en solution. Dépôt du contact arrière enargent ou or par évaporation (procédé de sérigraphie à

l’étude).

Epaisseur de cellule :1 μm

Taille de cellule :selon le substrat (stade R&D à ce jour)

Rendement cellule moyen :11 - 18 % (max 20,1 %)

•Stabilité :Très instable lorsque l’on dépasse 35 %

d’humidité.Pour une température inférieure à 45°C et au-

delà de 500 h,baisse d’efficacité inférieure à 20 % (non testé

au-delà de 45°C).

Couleur :rouge,jaune,brun

Transparence :oui

Cellules à pérovskites

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ENR810 Énergies renouvelables 61

Cellule photovoltaïque polymère

Riso National Lab, Roskilde, Danemark

Cellule photovoltaïque polymère

flexible sur PET+ITO, Univ de Linz

Cellules PV flexibles

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2000

Thin film

Mono-

Si

Multi-Si

2010

2005

2000

© Fraunhofer ISE

Data: from 2000 to 2010: Navigant; from 2011: IHS. Graph: PSE AG 2017

About 75* GWp PV module production

in 2016

2015

*2016 production numbers reported by

different analysts vary between 70 and 82

GWp. We estimate that total PV module

production is realistically around 75 GWp

for 2016.

Fraunhofer ISE: Photovoltaics Report, updated: 12 July2017

Production annuelle de PV par technologie

62ENR810 Énergies renouvelables

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Production 2016 (GWp)

Thin film 4.9

Multi-Si 57.5

Mono-Si 20.2

© Fraunhofer ISE

Data: from 2000 to 2010: Navigant; from 2011: IHS (Mono-/Multi- proportion from cell production). Graph: PSE AG2017

Fraunhofer ISE: Photovoltaics Report, updated: 12 July2017

Production PV par technologie et pourcentage de la de la Production annuelle mondiale

ENR810 Énergies renouvelables

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Production 2016 (GWp)

Cd-Te 3.1

a-Si 0.5

CI(G)S 1.3

© Fraunhofer ISE

Data: from 2000 to 2010: Navigant; from 2011: IHS. Graph: PSE AG 2017

Fraunhofer ISE: Photovoltaics Report, updated: 12 July2017

Part de marché des Technologies de couches minces

ENR810 Énergies renouvelables

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Cellules-Modules-Panneaux

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En Série En Parallèle

RS

RSH

66

Connecter des cellules identiques

ENR810 Énergies renouvelables

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ENR810 Énergies renouvelables 67

N = nombres de cellules en sérieM = nombres de cellules en parallèle;

IT courant total du circuit;

VT voltage total du circuit;I0 courant de saturation d’une seule cellule;IL courant court-circuit d’une cellule individuelle;n facteur d’idealite d’une cellule individuelle of a single;et q,k,andT des constantes

ISC total = ISC× M

IMP total = IMP× M

VOC total =VOC× N

VMP total =VMP× N

Modules solaires

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68

Solar panel (36 c-Si cells P=54Wp I=3A V=18V )

•Type

•- c: Si, a-Si: H, CdTe

•Puissance nominale Max: Pmax (WP)

•Courant nominal: IMPP (A)

•Tension nominale: VMPP (V)

•Courant court-circuit: ISC (A)

•Tension de circuit ouvert: VOC (V)

•Configuration (V)

•Cellules par module (#)

•Dimensions (cm x cm)

•Garantie (années)

Spécifications des modules solaires

ENR810 Énergies renouvelables

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Data: Green et al.: Solar Cell Efficiency Tables (Version 50), Progress in PV: Research and Applications 2017. Graph: PSE AG 2017

© Fraunhofer ISE

Fraunhofer ISE: Photovoltaics Report, updated: 12 July2017

Comparaison de l’efficacité des Technologies: Cellules-Modules

ENR810 Énergies renouvelables

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Types de Systèmes PV

• Systèmes autonomes– Aucune connexion au réseau nécessaire ou souhaitée

• Systèmes connectés au réseau– Petits systèmes de type résidentiel

• Centrales de production – Grand système photovoltaïque situé dans un emplacement

optimal et alimentant le réseau

70ENR810 Énergies renouvelables

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71

Systèmes autonomes

ENR810 Énergies renouvelables

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72

Systèmes connectés au réseau

ENR810 Énergies renouvelables

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ENR810 Énergies renouvelables 73

US electricity prices and levelized cost of electricity produced from PV modules. Source: G.F. Nemet,

Energy Policy 34, 3218–3232 (2006).

Les grandes réductions de coûts de la PV dans les dernières décennies ont étéstimulées par l’innovation (1) dans la technologie, la fabrication et déploiement,(2) une augmentation d’échelle et (3) des matériaux moins coûteux.

Buonassisi (MIT) 2011

Convergence entre la PV et les sources d’énergie classiques

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© Fraunhofer ISE

Data: IHS. Graph: PSE AG 2017

74

Fraunhofer ISE: Photovoltaics Report, updated: 12 July2017

Installation PV cumulatif jusqu’en 2016

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•Selon la technologie et del’emplacement du système PV, le TREvarie aujourd'hui de 0.7 à 2 années.

•Les systèmes photovoltaïques surle toit produisent une électriciténette pour approx. 95 % de leurdurée de vie, en supposant unedurée de vie de 30 ans ou plus.

TRE des systèmes PV

multicristallins installés en

Europe du Sud*

*Irradiation: 1700 kWh/m²/a at an optimized t i l t angle

Data: EPIA Sustainability Working Group Fact Sheet 2011; since 2010: M.J. de Wild-Scholten 2013. Graph: PSE AG 2014

Fraunhofer ISE: Photovoltaics Report, updated: 12 July2017

Tendance historique dans le temps de récupération énergétique (TRE) de modules de

silicium cristallin

75ENR810 Énergies renouvelables

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Global Irrad.: 1925 kWh/m²/yr, Direct Normal Irrad.: 1794 kWh/m²/yr

Data: M.J. de Wild-Scholten 2013; CPV data: “Environmental Sustainability of Concentrator PV Systems: Preliminary LCA Results of

the Apollon Project“ 5th World Conference on PV Energy Conversion. Valencia, Spain, 6-10 September 2010. Graph: PSE AG 2014

Fraunhofer ISE: Photovoltaics Report, updated: 12 July2017

Temps de récupération énergétique pour différentes technologies situés en Catane, Sicile,

Italie

76ENR810 Énergies renouvelables

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Global Irrad.: 1000 kWh/m²/yr

Data: M.J. de Wild-Scholten 2013. Graph: PSE AG 2014

© Fraunhofer ISE

Fraunhofer ISE: Photovoltaics Report, updated: 12 July2017

Temps de récupération énergétique pour différentes technologies situés en Allemagne

77ENR810 Énergies renouvelables

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© Fraunhofer ISE

BOS incl. Inverter

Modules

Percentage of the TotalCost

Data: BSW-Solar. Graph: PSE AG 2017

Fraunhofer ISE: Photovoltaics Report, updated: 12 July2017

Moyenne des couts pour les systèmes PV sur toit en Allemagne (10kWc - 100kWc)

78ENR810 Énergies renouvelables

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Conclusion

• L’énergie solaire est la source d’énergie la plus largement disponible

• Les technologies pour convertir cette énergie directement en électricité (Photovoltaïque) sont de plus en plus diverses et répandues

• Le cout des panneaux solaires diminue d’année en années

• L’énergie photovoltaïque continuera son expansion et deviendra une des principales sources d’énergie dans les prochaines décennies

ENR810 Énergies renouvelables 79