Cellules photovoltaïques organiques

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Cellules photovoltaïques organiques transparentes dans le visible

Cellules photovoltaïques organiques transparentes dans le visible

3.2 Cellules type hétérojonction D/A En 1978, A. K. Ghosh et al. ont présenté une cellule photovoltaïque organique ayant un rendement de 0,7% sous le spectre AM1 [11,12]. Dans ce travail, une couche de mérocyanine est prise en sandwich entre deux électrodes métalliques d’aluminium et d’argent. Les rendements de conversion de ce type de cellules sont restés longtemps inférieurs à 1% jusqu’à la publication de C. W. Tang en 1986 qui décrit une structure de cellule bicouche [13]. Cette cellule, formé par la superposition d’un film de phthalocyanine de cuivre (CuPc) et de pérylène-3,4,9,10-tétracarboxylic bisbenzimidazole (PTCBI), a permis d’obtenir un rendement un rendement de 1 % sous spectre AM2, et un facteur de forme de 0,65. Les deux matériaux utilisés dans cette cellule possèdent des électronégativités différentes. Ils sont référencés comme matériau de type donneur (D) pour le CuPc dont le potentiel d’ionisation est faible (< 5 eV) et comme matériau accepteur (A) pour le PTCBI dont l’affinité électronique est importante (> 4 eV). On considère qu’un accepteur conduit mieux les électrons que les trous et inversement dans le cas d’un donneur. De manière abusive, ils sont parfois qualifiés de matériaux de type n et de type p bien qu’ils ne soient pas dopés. Aujourd’hui on peut envisager d’atteindre des rendements de 6.7% [14] en modifiant la configuration des cellules. Ainsi, les cellules photovoltaïques organiques formées d’hétérojonction D/A peuvent être séparées en deux groupes : les hétérojonctions planaires (Figure I-10 a) et les hétérojonctions en volume désignées parfois par les termes anglais de « blend » ou de « bulk ». Ces dernières peuvent s’arranger de deux manières différentes : elles peuvent former une jonction « interdigitée » (Figure I-10 b), ou une jonction « interpénétrée » (Figure I-10 c).
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Impact de la lumière sur la couche active des cellules photovoltaïques organiques

Impact de la lumière sur la couche active des cellules photovoltaïques organiques

Depuis la découverte de l’hétérojonction en volume par le groupe d’Alan Heeger en 1995, [51] l’activité de recherche sur les cellules photovoltaïques organiques a véritablement explosé. A titre d’exemple, au cours de la seule année 2008, pas moins de 600 articles ont été publiés sur ce sujet dans des revues scientifiques. Cette activité considérable s’est notamment traduite par d’importants progrès au niveau des rendements de conversion, qui permettent maintenant d’envisager une industrialisation des dispositifs. Toutefois, avant de finaliser cet objectif, plusieurs problèmes majeurs restent à régler, parmi lesquels l’augmentation de la durée de vie des cellules. Les cellules se dégradent en effet en cours d’utilisation sous l’impact de la lumière, de la température, de l’eau et de l’oxygène. [11] Si les causes de cette dégradation sont connues, le comportement à long terme des cellules demeure peu étudié. Ceci est particulièrement vrai en ce qui concerne la couche active des cellules, laquelle n’a bénéficié que d’une attention limitée jusqu’à maintenant. Ainsi, seules quelques données sur la stabilité de cette couche en conditions d’usage sont disponibles. Il paraît pourtant indispensable de comprendre sa dégradation afin de pouvoir y remédier si besoin. C’est dans cette optique que s’inscrit ce travail consacré à l’étude de la stabilité photochimique du mélange P3HT / PC 60 BM. Au cours de cette étude, nous avons
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Synthèse, caractérisation et nanostructuration de dérivés du polythiophène pour des applications en cellules photovoltaïques organiques

Synthèse, caractérisation et nanostructuration de dérivés du polythiophène pour des applications en cellules photovoltaïques organiques

production et d’obtenir également des cellules de grande surface et légères. D’autre part cette filière pourrait conduire au développement de cellules sur substrats flexibles (au même titre que le silicium amorphe) ouvrant ainsi la place à de nouvelles applications. Un des facteurs limitant le développement de tels dispositifs est la stabilité des matériaux organiques. Aujourd’hui les panneaux solaires à base de silicium sont garantis 25 ans alors que les premières cellules organiques performantes durent moins de 5000 heures. Cela résulte d’un certain nombre de problèmes non résolus à ce jour tels que les phénomènes de dégradation purement chimique des matériaux mais aussi les modifications de leurs morphologies. L’ingénierie moléculaire des matériaux ainsi que les procédés de leur mise en œuvre offrent et devraient conduire à des cellules ayant de hauts rendements de conversion de l’ordre de 10 % et des durées de vie de plus de 5000 heures. En effet, un des avantages des matériaux organiques est leur grande versatilité et la possibilité d’élaborer des molécules avec un grand nombre de propriétés très variées pouvant ainsi satisfaire l’ensemble des impératifs liés à l’élaboration des cellules photovoltaïques organiques.
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Organisation supramoléculaire de fullérodendrimères liquides-cristallins en phases colonnaires et application aux dyades fullerène-oligophénylènevinylène pour la conception de cellules photovoltaïques organiques

Organisation supramoléculaire de fullérodendrimères liquides-cristallins en phases colonnaires et application aux dyades fullerène-oligophénylènevinylène pour la conception de cellules photovoltaïques organiques

accepteur, la topologie moléculaire par laquelle le donneur et l’accepteur sont connectés et arrangés dans l’espace et la nature de l’espaceur, se sont révélés avoir un fort impact sur les résultats photophysiques. Le fullerène a donc un grand potentiel d’application dans l’étude des systèmes photosynthétiques artificiels dans lesquels il est possible de contrôler le temps de vie des états de séparation de charges photogénérés. La formation de monocouches auto- assemblées (SAMs) de systèmes donneur-accepteur a permis d’organiser ces dyades (ou triades) à la surface d’électrodes d’or ou d’ITO. Des dyades porphyrine – fullerène et des triades porphyrine – fullerène – ferrocène auto-assemblées sur des électrodes d’or ont été étudiées par Imahori et Fukuzumi. Des temps de vie d’espèces de séparation de charges de plusieurs microsecondes ont été détectés pour ces triades. 111 Cho et al. ont fabriqué des cellules photovoltaïques avec des performances particulièrement hautes basées sur des dyades ZnP – C 60 auto-assemblées sur des électrodes ITO (Figure 1.25). 112
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Caractérisation, optimisation et comportement photochimique de couches actives de cellules photovoltaïques organiques à base de poly(3-hexylthiophène)

Caractérisation, optimisation et comportement photochimique de couches actives de cellules photovoltaïques organiques à base de poly(3-hexylthiophène)

166 Pour cela, des cellules photovoltaïques sans cathode ont été préparées. Le choix de ne pas déposer de cathode sur la couche active avait été motivé par des raisons pratiques. Certaines caractérisations sont en effet rendues beaucoup plus délicates, voire impossibles, par la présence d’une électrode métallique. De plus l’objectif de la thèse de M. Manceau était d’étudier l’influence spécifique du vieillissement de la couche active sur les propriétés du dispositif. Or il est bien connu que la cathode métallique est l’un des principaux points faibles des cellules en terme de stabilité [135-137]. Lorsqu’une cathode « classique » est utilisée (LiF / Al, Ca / Al…), on observe une chute des performances dès les premières heures d’irradiation, et ce même sous atmosphère inerte. Ceci est illustré sur la Figure V 1, où le rendement de conversion a été tracé en fonction de la durée de vieillissement sous irradiation continue (simulateur solaire AM 1.5G) en boîte à gants à 35°C. La structure de la cellule testée est la suivante : verre / ITO / PEDOT:PSS (180°C) / P3HT:PC 60 BM (1 : 0,6) / LiF / Al.
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Elaboration des Cellules Photovoltaïques à Réseau In terpénétré à base de P3HT : PCBM et evaluation d’une nouvelle architecture d’encapsulation pour améliorer leur stabilité

Elaboration des Cellules Photovoltaïques à Réseau In terpénétré à base de P3HT : PCBM et evaluation d’une nouvelle architecture d’encapsulation pour améliorer leur stabilité

135 Conclusion Générale Ce travail de thèse a pour objectif principal l’élaboration des cellules photovoltaïques organiques à réseau interpénétré sur grande surface avec une nouvelle architecture auto- encapsulante en vue d’améliorer leur durée de vie. La stabilité des cellules photovoltaïques organiques fait l’objet de nombreuses études sur les dispositifs protégés par des couches barrières (encapsulation). Nous avons utilisé une nouvelle architecture pour les cellules ou la couche active organique est protégée totalement de l’atmosphère ambiante. L’idée de départ a été d’utiliser l’électrode supérieure du dispositif, pour assurer le rôle de couche barrière. La première partie de ce travail a été consacrée à l’optimisation des différents paramètres influençant les performances des cellules à base du mélange P3HT:PC60BM. Il est évident que les paramètres structuraux du matériau donneur : la régiorégularité, l’indice de poly molécularité ainsi que le poids moléculaire ont un effet très important sur la morphologie de la couche active, morphologie qui conditionne les performances des cellules. L’optimisation de la couche active, à savoir traitement thermique, rapport massique P3HT:PC60BM, est donc spécifique d’un P3HT.
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Croissance de matériaux et structures semiconductrices appliqués aux cellules photovoltaïques à très haute concentration par épitaxie par jets chimiques.

Croissance de matériaux et structures semiconductrices appliqués aux cellules photovoltaïques à très haute concentration par épitaxie par jets chimiques.

Ce projet propose d’explorer des matériaux et des structures semiconductrices fabriqués par épitaxie par jets chimiques qui pourraient être utilisés dans des cellules solaires op- timisées pour la très haute concentration. En premier lieu, plusieurs designs de cellules solaires sont simulés avec une approche multiphysique pour identifier des structures per- mettant de minimiser les coûts de l’électricité à travers une maximisation du facteur de concentration. Basé sur ces structures de cellules solaires, plusieurs designs de jonctions tunnels sont simulés et une jonction tunnel standard (GaAs :Te/AlGaAs :C) est choisie. Le GaAs dopé au Te présente un problème de morphologie de surface à haut dopage. Ce problème est étudié et éliminé à travers l’optimisation des conditions de croissance. Dans le cas de l’AlGaAs dopé au C, le niveau de dopage est maximisé à travers l’utilisation d’un précurseur chimique qui n’est pas utilisé en CBE, le TMA. Suite à l’optimisation de ces deux matériaux, des jonctions tunnels avec d’excellentes performances sont crûes. Par la suite, une tentative de croissance de jonction tunnel GaInP/AlGaAs avec des boîtes quantiques en InAs permet d’améliorer le courant tunnel par rapport à une jonction tun- nel sans boîtes, mais sans atteindre des performances satisfaisantes pour l’inclusion dans une cellule solaire. Ensuite, un matériau alternatif pouvant servir de jonction p-n dans les structures de cellules solaires, le GaInAsP, est caractérisé par photoluminescence pour explorer l’effet des paramètres de croissance sur la séparation de phase et l’influence de cette séparation sur les propriétés du matériau. On en découvre qu’une forte séparation de phase induit la présence d’états localisés sous le bandgap qui affecterait les performances d’une cellule solaire. Ensuite, il est démontré que le dopage de type n idéal est le Te alors que celui de type p est au Zn. Cependant, les temps de vie obtenus pour le GaInAsP dopé n ou p sont très bas et donneraient de mauvaises performances de cellules solaires. Ces temps de vie sont néamoins meilleurs que ceux obtenus pour l’AlGaAs, l’alternative au GaInAsP.
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DEPOT PAR ELECTRODEPOSITION ET CARACTERISATION DE MATERIAUX DESTINES A LA FABRICATION DE CELLULES PHOTOVOLTAÏQUES A BASE DE COUCHES MINCES

DEPOT PAR ELECTRODEPOSITION ET CARACTERISATION DE MATERIAUX DESTINES A LA FABRICATION DE CELLULES PHOTOVOLTAÏQUES A BASE DE COUCHES MINCES

2.3- Définition et principe de fonctionnement d’une cellule photovoltaïque Une cellule photovoltaïque est un composant électronique qui, exposé à la lumière (photons), génère une tension électrique (voltage) basée sur l’effet photovoltaïque qui se définit par la transformation directe d’une énergie électromagnétique (rayonnement) en énergie électrique. Le courant obtenu est un courant continu et la tension obtenue est de l’ordre de 0.5 V. Les cellules photovoltaïques les plus commercialisées sont constituées de semi-conducteurs à base de silicium (Si). L’effet photovoltaïque utilisé dans les cellules solaires permet de convertir directement l’énergie lumineuse des rayons solaires en électricité par le biais de la production et du transport dans un matériau semi-conducteur de charges électriques positives et négatives sous l’effet de la lumière. Ce matériau comporte deux parties, l’une présentant un excès d’électrons et l’autre un déficit en électrons, dites respectivement dopée de type n et dopée de type p. Lorsque la première est mise en contact avec la seconde, les électrons en excès dans le matériau n diffusent dans le matériau p. La zone initialement dopée n devient chargée positivement, et la zone initialement dopée p chargée négativement. Il se crée entre elles un champ électrique qui tend à repousser les électrons dans la zone n et les trous vers la zone p. Une jonction (dite p-n) a été formée. En ajoutant des contacts métalliques sur les zones n et p, une diode est obtenue. Lorsque la jonction est éclairée, les photons d’énergie égale ou supérieure à la largeur de la bande interdite communiquent leur énergie électron de la bande de valence dans la bande de conduction et laisse aussi un trou capable de se mouvoir, engendrant ainsi une paire électron- trou. Si une charge est placée aux bornes de la cellule, les électrons de la zone n rejoignent les trous de la zone p via la connexion extérieure, donnant naissance à une différence de potentiel: le courant électrique circule (figure1).
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ETUDE ET SIMULATION DES PROPRIETES ELECTRIQUES ET OPTIQUES DES CELLULES PHOTOVOLTAIQUES ORGANIQUES MULTICOUCHES

ETUDE ET SIMULATION DES PROPRIETES ELECTRIQUES ET OPTIQUES DES CELLULES PHOTOVOLTAIQUES ORGANIQUES MULTICOUCHES

Dans la deuxième partie de nos travaux, nous avons tout d’abord modifié la couche tampon anodique (HTL) de PEDOT :PSS par l’ajout de GO afin d’étudié les caractéristiques électriques et optiques des films de GO/PEDOT :PSS de différentes teneurs de GO (0% à 5%) introduit dans la fabrication des dispositifs organiques. Puis, nous avons examiné les caractéristiques J-V de ces cellules sous illumination (100 mW/cm²) et dans l’obscurité ainsi que leurs rendements quantiques externes (IPCE). Il a été indiqué que le rendement optimale η = 4.97% a été obtenu pour les cellules de 3 wt% GO/PEDOT :PSS avec une progression de 30% par rapport aux cellules de PEDOT :PSS pure η = 3.48%. Les résultats extraits ont révélé que l’insertion d’une petite quantité de GO dans la matrice polymère contribue à la formation d’un réseau conducteur et conséquemment à l’augmentation de la capacité de collecte de trous de la couche tampon anodique GO/PEDOT:PSS, donnant lieu à une amélioration de la performance du dispositif. Alors, le dopage de PEDOT :PSS avec un petit pourcentage en poids de GO pour la couche interfaciale anodique parait élémentaire pour une meilleur efficacité des OPV.
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Étude d'implantation d'un aérogénérateur accouplé à des cellules photovoltaïques pour l'éclairage d'une île touristique au Liban-Nord

Étude d'implantation d'un aérogénérateur accouplé à des cellules photovoltaïques pour l'éclairage d'une île touristique au Liban-Nord

Figure 7 – Cellule photovoltaïque [BC19] La cellule individuelle, unité de base d'un système photovoltaïque, ne produit qu'une très faible puissance électrique, typiquement de 1 à 3 Wc avec une tension entre 0.5 et 1.5 V. Pour produire plus de puissance, les cellules sont assemblées pour former un module (ou panneau). Les connections en série de plusieurs cellules augmentent la tension pour un même courant, tandis que la mise en parallèle accroît le courant en conservant la tension. La plupart des modules commercialisés sont composés de 36 cellules en silicium cristallin, connectées en série pour des applications en 12 V. Le courant de sortie, et donc la puissance, sera proportionnelle à la surface du module. [AC8]
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Optimisation des paramètres photovoltaïques de cellules solaires bifaciales au silicium à base de type N et leur comparaison avec celles de type P

Optimisation des paramètres photovoltaïques de cellules solaires bifaciales au silicium à base de type N et leur comparaison avec celles de type P

 Le troisième chapitre fait l’objet de l’étude théorique et de la modélisation d’une structure de la cellule solaire bifaciale, qui collecte l’illumination solaire par ses deux faces avant et arrière.  Dans le quatrième et dernier chapitre, nous décrivons le logiciel de simulation PC1D et son utilisation pour effectuer les calculs correspondants. Enfin nous présentons les résultats obtenus dans cette étude pour les cellules solaires bifaciales (N + /P/P + ) et (P + /N/N + ) sous les conditions standards (spectre AM1.5, éclairement de 1000W/m² et T=25 °C), avec leur comparaison globale.
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Nouvelle approche dans l'élaboration de cellules photovoltaïques : réseaux interpénétrés hybrides oxyde-polymère pour hétérojonctions p,n en volume

Nouvelle approche dans l'élaboration de cellules photovoltaïques : réseaux interpénétrés hybrides oxyde-polymère pour hétérojonctions p,n en volume

Néanmoins, les techniques d’imprégnation du polymère dans une matrice poreuse peuvent conduire à des rendements de 0.45% 41 ce qui correspond à une augmentation de près d’un facteur 10 par rapport à une couche dense. Le but de ce travail a été d’élaborer des couches hybrides photosensibles composées d’une hétérojonction p-n en volume entre le polythiophène ou un de ses dérivés et un oxopolymère de titane. Ces deux composantes joueront respectivement les rôles de semi-conducteurs dopés p et n. Pour favoriser la formation de réseaux interpénétrés (oxyde de titane-polymères conducteurs) en s’affranchissant des phénomènes de ségrégation de phase (à l’échelle macroscopique) attendus entre les deux composantes connues pour être peu miscibles, une attention toute particulière a été portée sur la nature de l’interface hybride. En effet, la fonctionnalisation et la création d’interactions privilégiées à l’interface sont des étapes essentielles à l’élaboration de tels systèmes : elles doivent favoriser la compatibilité entre les deux composantes et induire la percolation des domaines sans être une barrière isolante. L’utilisation conjointe de micelles de tensioactifs, agents texturants mais avant tout réservoir de matière pour les monomères organiques et/ou les polymères conducteurs, devrait permettre également de favoriser la compatibilité entre les deux composantes et de favoriser la structuration des couches à l’échelle nanométrique. Ce travail s’est donc focalisé sur la synthèse de matériaux sur mesure avec un contrôle strict de la nature de l’interface hybride dans l’optique de générer des couches nanostructurées. Ce contrôle nécessite à la fois une mise en place d’interactions privilégiées entre le polymère et l’oxopolymère de titane en passant par l’utilisation de fonctions chimiques comme les acides carboxyliques ou les alcools, et en impliquent également l’utilisation de tensioactifs et d’agents texturants en vue de rendre compatibles les deux composantes afin de conduire à une nano-ségrégation au détriment d’une macro-ségrégation de phases des deux composantes organique et inorganique. L’objectif de ce contrôle est d’augmenter la quantité de photons absorbés et donc d’excitons formés, tout en facilitant la séparation des paires électron-trou formées et diminuant leur recombinaison.
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ETUDE ET SIMULATION DES PROPRIETES ELECTRIQUES ET OPTIQUES DES CELLULES PHOTOVOLTAIQUES ORGANIQUES MULTICOUCHES

ETUDE ET SIMULATION DES PROPRIETES ELECTRIQUES ET OPTIQUES DES CELLULES PHOTOVOLTAIQUES ORGANIQUES MULTICOUCHES

35 I.8.1.6. Structure Tandem Des améliorations peuvent encore être apportées en empilant les cellules les unes sur les autres. L’objectif étant d’absorber la plus grande partie du spectre solaire tout en limitant les pertes par thermalisation pour dépasser la limite de Shockley-Queisser. Ce concept, largement employé, a permis d’atteindre des rendements de plus de 40 % dans le domaine du photovoltaïque inorganique et 6,7% pour les cellules solaires organiques. Dans ce dernier cas la marge de progression est encore importante et l’on peut espérer raisonnablement des rendements proches de 15 % [54]. Rappelons que les cellules solaires sont des diodes fonctionnant en inverse. De fait, d’un point de vue électrique, le courant global de la cellule Tandem sera déterminé par la sous-cellule délivrant le photo-courant le plus faible. Pour la réalisation de cellule Tandem, il faudra donc impérativement tenir compte de ce point crucial. Par ailleurs, la mise en série de deux sous-cellules nécessite une zone interfaciale de recombinaison électrons-trous pour assurer la continuité du circuit électrique, le plus simple consistant à déposer une fine couche métallique à l’interface des deux sous-cellules.
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Fabrication et caractérisation de cellules solaires organiques nanostructurées par la méthode de nanoimpression thermique

Fabrication et caractérisation de cellules solaires organiques nanostructurées par la méthode de nanoimpression thermique

En premier lieu, des mesures de spectrométrie des ions rétrodiffusés (RBS en anglais) ont été prises. Cette méthode de mesure nécessite l’utilisation d’un accélérateur de par- ticules situé au Laboratoire René-J.-A.-Lévesque afin de générer un flux d’ions à haute énergie. Ce type de mesure donne de l’information sur la composition d’un échantillon en profondeur. En effet, l’équipement mesure l’énergie cinétique des ions réfléchis par les atomes de l’échantillon. À partir de ces données, il est possible de déterminer la com- position atomique d’un échantillon. D’autre part, l’instrument utilisé permet de mesurer jusqu’à quelques centaines de nanomètres de profondeur, ce qui est amplement suffisant pour atteindre l’interface P3HT/PCBM des échantillons. Pour cette expérience, des ions d’hélium à 2 MeV ont été utilisés. Cependant, suite à l’expérience, un trou était visible sur la couche de matériaux organiques à l’endroit où le bombardement d’ion prenait place. Il semblerait que l’énergie du faisceau utilisé était trop forte pour que les matériaux organiques soient préservés. Or, il se peut que les déformations infligées par le faisceau d’ions puissent exacerber le phénomène d’interdiffusion des matériaux. Par ailleurs, un article rédigé par un ancien utilisateur du RBS indique que son faisceau est trop puissant pour mesurer les matériaux organiques sans les endommager [147]. Cet instrument ne peut donc pas être utilisé pour mesurer avec précision l’interdiffusion P3HT/PCBM.
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Étude ad initio des propriétés électroniques et optiques d'un système donneur-accepteur organique utilisé dans les cellules photovoltaïques

Étude ad initio des propriétés électroniques et optiques d'un système donneur-accepteur organique utilisé dans les cellules photovoltaïques

7.3 Perspectives Une des prochaines ´ etapes ` a effectuer est de s’affranchir le plus possible des limitations associ´ ees ` a l’approximation du noyau d’´ echange-corr´ elation. Une des approches possibles pour am´ eliorer l’ap- proximation du noyau d’´ echange-corr´ elation est de le construire en se basant sur la formulation de Bethe-Salpeter des probl` emes ` a N -corps. De cette fa¸con, des noyaux d’´ echange-corr´ elation statiques ou dynamiques corrig´ es ` a longue port´ ee peuvent ˆ etre form´ es afin de mieux repr´ esenter l’interaction ´ electron-trou r´ eduisant l’´ energie d’excitation des excitons dans les polym` eres π-conjugu´ es.[163] Il serait aussi int´ eressant d’´ etudier le premier ´ etat triplet pr´ esent dans les h´ et´ erojonctions vo- lumiques organiques ainsi que de caract´ eriser l’influence de l’ordre et de la microstructure des syst` emes sur cet ´ etat. G´ en´ eralement, dans les cellules photovolta¨ıques organiques actuelles, les excitons triplets ne peuvent pas se dissocier en porteurs de charge libres, puisque leur niveau d’´ energie est trop bas par rapport au niveau d’´ energie des accepteurs utilis´ es. L’efficacit´ e de conversion d’´ energie des cellules photovolta¨ıques pourrait ˆ etre am´ elior´ ee si les excitons triplets pouvaient se dissocier aux interfaces donneur-accepteur. Les r´ esultats pr´ eliminaires obtenus pour les h´ et´ erojonctions volumiques d´ esordonn´ ees montrent que dans le premier ´ etat triplet, la derni` ere fonction d’onde occup´ ee est localis´ ee ` a part presque ´ egale sur les chaˆınes de rrP3HT et sur les mol´ ecules de C 60 . Cette fonction d’onde, ´ egalement observ´ ee par Kanai et Grossman,[221] m` ene ` a
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Onduleur pour les systèmes photovoltaïques

Onduleur pour les systèmes photovoltaïques

L’efficacité de ces convertisseurs dépend de la stratégie de commande des interrupteurs utilisés pour générer la tension et le courant de sortie souhaités avec moins de distorsion harmoniques. Il existe différents contrôleurs électroniques utilisés pour contrôler les commutateurs de l’onduleur, tels que les contrôleurs analogiques et numériques, les microcontrôleurs et les micro-ordinateurs [24-28]. Ces contrôleurs peuvent être utilisés pour améliorer les performances des onduleurs afin d'éviter une défaillance du système photovoltaïque (PV). Le contrôleur dSPACE a récemment été utilisé pour la commande des interrupteurs des onduleurs et peut être étendu aux systèmes photovoltaïques [5, 26, 27, 28]. Dans ce travail, nous présentons le modèle mathématique du système photovoltaïque décrivant le fonctionnement de chaque élément. Le modèle développé de panneaux photovoltaïques, convertisseur dc-dc (boost converter) et convertisseur dc-ac (onduleur) avec l’algorithme de commande MPPT sont simulés. De plus, la simulation et la mise en œuvre en temps réel d'un schéma de commande de modulation de largeur d'impulsion vectorielle (MLIV) est réalisée pour démontrer les bonnes performances de l’onduleur photovoltaïque lorsque dSPACE est utilisée comme contrôleur. Les tests de simulations et expérimentaux sont réalisées dans l’environnement Simulink / MATLAB et une plateforme expérimentale équipée d’une carte dSACE1104 pour l’implémentation en temps réel respectivement.
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Synthèse et études de matériaux organiques absorbeurs visible-proche infrarouge pour la réalisation de cellules solaires hybrides

Synthèse et études de matériaux organiques absorbeurs visible-proche infrarouge pour la réalisation de cellules solaires hybrides

48 III. Limitations actuelles et objectifs de thèse Dans ce chapitre, on a commencé par situer l’énergie solaire dans le contexte économique et écologique actuel. Il devient primordial de produire l’énergie autrement qu’avec des énergies fossiles. A ce titre, l’énergie photovoltaïque est une solution viable à long terme. On a aussi vu qu’il est important de diversifier les technologies actuelles afin d’élargir le champ des possibilités d’intégration de modules photovoltaïques dans le bâtiment par exemple. L’idée du photovoltaïque organique est de proposer une alternative moins énergivore à produire et disposant de caractéristiques différentes aux panneaux à base de silicium. L’une de ces technologies, les cellules solaires à colorants, permet d’atteindre des rendements de conversion intéressants (~14% en laboratoire), de produire des cellules à bas coûts et assure une intégration esthétique dans un bâtiment comme avec la construction de la façade solaire du centre de congrès de l’EPFL. Dans le cadre de cette thèse, nous avons choisi de développer des composés intégrables à cette technologie en particulier.
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Optimisation des paramètres photovoltaïques, à l’aide de PC1D, de cellules solaires au silicium à émetteur de type N et leur comparaison avec celles de type P.

Optimisation des paramètres photovoltaïques, à l’aide de PC1D, de cellules solaires au silicium à émetteur de type N et leur comparaison avec celles de type P.

37 IV.1. Aperçu sur le logiciel PC1D : Le logiciel de simulation numérique des cellules solaires PC1D est largement utilisé dans le domaine photovoltaïque. Il a une grande réputation au sein du milieu de la recherche sur l’énergie solaire. Il a été développé à l’université « New South Wales of Sydney » en Australie qui est l’une des pionnières dans la spécialité. Son succès est basé sur sa vitesse d’exécution, son interface utilisatrice et ses mises à jour continuelles (la dernière en date étant la version 5.9). On peut simuler une structure photovoltaïque en introduisant ses paramètres (géométrie, dopages, paramètres électriques et optiques, etc.…), en choisissant l’excitation et enfin en exécutant le programme pour l’obtention des résultats.
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Synthèse et caractérisation de molécules en haltère à base de phtalocyanines pour l’élaboration de cellules solaires organiques

Synthèse et caractérisation de molécules en haltère à base de phtalocyanines pour l’élaboration de cellules solaires organiques

8 : Exemple de spectre de masse Maldi-ToF obtenu pour le ZnPcOR4 Figure II.9 : Spectre de masse Maldi-ToF obtenu pour le MnClPcOR4 Figure II.10 : Spectre de masse de la phtalocyanine ZnP[r]

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Nouvelle approche dans l'élaboration de cellules photovoltaïques : réseaux interpénétrés hybrides oxyde-polymère pour hétérojonctions p,n en volume.

Nouvelle approche dans l'élaboration de cellules photovoltaïques : réseaux interpénétrés hybrides oxyde-polymère pour hétérojonctions p,n en volume.

Une fois les bases théoriques rappelées, une discussion pourra être menée quant à l’efficacité de l’approche proposée aussi bien d’un point de vue général que d’un point de vue de comparaison des différentes approches de synthèses entre elles. L’analyse des propriétés de conversion des différents matériaux est intéressante pour deux raisons différentes. L’intérêt le plus évident est l’obtention d’une performance du matériau qui peut être comparée aux performances des autres cellules, une comparaison des matériaux entre eux donnant de bonnes informations sur les aspects critiques de la synthèse et éventuellement de la fabrication de la cellule. Cependant, la performance d’une cellule photovoltaïque peut être également vue comme une caractérisation structurale supplémentaire : en effet, une comparaison de plusieurs cellules entre elles peut permettre de quantifier des phénomènes qui ont été mentionnés dans les chapitres précédents. Un rendement donne par exemple une information indirecte sur la quantité et la continuité de l’interface hybride dans deux matériaux composés des mêmes constituants, ou encore une idée de l’impact d’une cristallisation à basse température des oxopolymères de titane sur leur conductivité électrique.
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