Calibration de la mesure optique pour des cellules triple-jonctions . 105

chaque sous-jonction i au cours du flash à partir du diagramme des sous-cellules, où les courants IN,topet I_N,midsont tracés en fonction du rapport spectral SMR^mid_top. Un tel diagramme, que nous avons introduit dans le chapitre 2, est illustré en figure 3.25.

Figure 3.25: Diagramme des sous-cellules d’une cellule triple-jonctions mesuré au CEA. On observe une limitation franche des sous-cellules top et middle pour respectivement les zones A et B du diagramme.

Pour la zone spectrale A, où le courant IN,top peut être considéré comme constant, le courant de la cellule triple-jonction est proportionnel au courant délivré par l’isotype top du spectro-pyrhéliomètre. La cellule est alors limitée en courant par la sous-cellule top et Isc,cell

est équivalent à Isc,top. La zone B correspond à une limitation équivalente de la sous-cellule middle. Il est alors possible de déterminer un courant de calibration I_N,i^∗ reliant le DNIi

mesuré et la génération de courant de chaque sous-cellule:

I_N,i^∗ = ^Isc

Ce courant de calibration peut alors être utilisé pour estimer le courant délivré indépen-damment par chacune des sous-jonctions pour n’importe quelles conditions d’irradiance du flash selon l’équation suivante:

I_sc,i= DNI_i.I_N,i^∗ (3.16)

De plus, il est possible d’obtenir le matching en courant CM_mid^top global de la cellule dans des conditions spectrale de référence AM1.5D (SMR^top_mid= 1) selon l’équation 3.17 et pour d’autres conditions spectrales selon l’équation 3.18:

CM_mid^top(E_AM1.5D) = ^I

∗ N,top

I_N,mid^∗ (3.17)

CM_mid^top(SMR^top_mid) = SMR^top_mid.^I

∗ N,top

I_N,mid^∗ (3.18)

Pour certains dispositifs, la limitation du courant par une cellule est caractérisée par une tendance quasi monotonique de la sous-cellule correspondante, et non un plateau. Cela signi-fie qu’il existe un mismatch spectral significatif entre le capteur de référence et l’ensemble cellule-optique pour la sous-cellule considérée. Le courant de calibration I_N,i^∗ peut alors s’exprimer en fonction du SMR^top_midpar une fonction affine interpolée sur la zone de limitation:

I_N,i^∗ (SMR^top_mid) = a.SMR^top_mid+ b |_{Isc,cell≈Isc,i} (3.19) Ainsi, l’ensemble du procédé de mesure présenté, de la prise d’images à la correction des courants calculés, répond au besoin de corrélation entre comportement électrique et optique du dispositif de mesure. Dans le chapitre suivant, nous mettrons en application ces méthodes de caractérisation pour différents dispositifs.

3.5 Conclusions

Le travail effectué a permis de mettre en place un instrument de mesures optique et électrique capable de contrôler indépendamment différents paramètres, telles que la distance focale, la température de la lentille ou la température de la cellule. L’utilisation combinée de filtres optiques, d’une caméra CMOS et d’un diffuseur en opale sert à imager spectralement l’irradiance atteignant la cellule pour la région spectrale 350-100 nm.

A travers un procédé de calibration avancé, les images obtenues sont traitées pour obtenir l’irradiance spectrale en chaque pixel, correspondant à une position sur la cellule. Ce résultat,

corrélé à la réponse spectrale de la cellule, permet d’obtenir la distribution de densité de courant pour les jonctions top et middle de la cellule triple-jonction étudiée.

La comparaison des courants calculés par imagerie et de mesures électriques montrent des écarts inférieures à 7%, écarts réduits à 3% si la grille de métallisation est prise en compte. La cohérence de ces résultats prouve la validité du procédé de mesure. Cependant plusieurs approximations ont été faites lors du procédé de calibration : valeur de calibration spectrale ne dépendant pas de l’angle d’incidence des rayons, homogénéité de la transmission des diffuseurs en opale, ou encore composante spéculaire de la lumière transmise par le filtre dans les hautes longueurs d’onde négligée. La justesse d’une valeur absolue d’irradiance spectrale, et donc de densités de courant, pour différents concentrateurs ne peut-être prise pour acquise. Il est alors nécessaire de corréler les mesures optiques avec des mesures électriques pour analyser de manière plus pertinente le comportement électrique du dispositif en fonction de la distribution d’irradiance sur la cellule. Une méthode de calcul permettant de corriger le calcul de courant par imagerie à partir de la mesure électrique a été présentée.

Ainsi, l’instrument METHOD répond au besoin de caractériser finement les systèmes CPV. Les applications sont en effet nombreuses : quantification des effets de la température de lentille sur le dispositif, détermination des tolérances de montage, caractérisation des non-uniformités spectrales et spatiales d’un concentrateur et étude des effets électriques associés, ou encore optimisation d’un dispositif pour des conditions définis d’opération, plus proche de conditions réelles que les conditions de test en laboratoire. Nous allons voir au prochain chapitre certaines de ces applications.

Analyse des comportements optique et

électrique de dispositifs CPV sous

conditions contrôlées

Dans ce chapitre, nous allons utiliser les moyens de mesure mis en œuvre précédemment pour analyser le fonctionnement de trois dispositifs CPV. Nous allons d’abord présenter ces technologies, et réaliser les caractérisations nécessaires à l’étude proposée. Dans un deuxième temps, nous étudierons comment chaque dispositif se comporte lorsque la position de la cellule varie sur l’axe optique, en corrélant caractéristiques IV et distributions spatiale et spectrale de l’irradiance sur la cellule. De la même manière, l’impact de la température de l’optique primaire sur les performances sera analysée. Nous établirons également des car-tographies de performances en fonction des paramètres "position de cellule" et "température de lentille". Finalement, nous appliquerons nos résultats à l’analyse des performances des dispositifs CPV sous des conditions extérieures de fonctionnement.