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Simulation des cellules solaires et optimisation d'une station photovoltaïque

PHC : Tassili
Codes du projet : 11MDU832 -- Campus N° 24279YE
Domaine : Energies renouvelables et développement durable
Intitulé : Simulation des cellules solaires et optimisation d'une station photovoltaïque
Porteur(s) : VARANI Luca, BELGHACHI Abderrahmane
Date de début : 01/01/2011
Date de fin : 31/12/2014

Comme l’indiqué clairement le projet déposé, l’objectif essentiel de cet accord était la formation doctorale. Pour le réaliser, nous avons opté pour favoriser des co-tutelles, co-directions, afin que non seulement des docorants soient formés, mais aussi des échanges scientifiques entre chercheurs soient initiés, voire consolidés. La thématique générale des recherches était la contrôlabilité et les problèmes inverses de système d’équations aux dérivées partielles en particulier dans le cas de domaines avec singularités.

Objectifs

Résultats

Les résultats scientifiques obtenus à l’issu de ce projet peuvent être résumé dans les points suivants: D’après les résultats de la simulation des cellules solaire a puits quantiques multiples il est évident que l’insertion des puits quantiques dans la région intrinsèque de la structure pin améliore les performance de ces cellules, en particulier le photocourant. L’amélioration est limitée par le nombre de puits qu’on peut introduire, sachant que l’épaisseur de la région intrinsèque qui ne doit pas être trop élevé (> 1µm). les premiers résultats obtenus, en utilisant le logiciel SILVACO, sont encourageants et sont en accord avec des resultats de la littérature récents. Au sujet de l’effet de la dégradation des cellules solaire en fonction des irradiations cosmiques, on est arrivé a simuler ce phénomène a l’aide de l’introduction des défauts comme centres de recombinaisons dans la cellule (les caractéristiques de ces défauts sont obtenues a partir des résultats expérimentaux dans la littérature). Dans l’espace et sous l’effet d’irradiations, les cellules solaires en GaAs souffrent la dégradation de leurs propriétés électriques et physiques. Nous avons trouvé que la cellule solaire à base de GaAs est sensible à une fluence de 1016 électrons/cm-2. Les défauts d’électrons E3, E4 et les défauts de trou H4, créé par irradiation d'électrons de 1MeV, sont les responsables de la dégradation des paramètres externes de la cellule solaire .Ces derniers ne dégradent pas seulement le courant de court-circuit, mais aussi la tension a circuit ouvert. Côté vieillissement, La durée de vie de la cellule solaire est limité par le degré d'endommagement de rayonnement que reçoit la cellule. Le cumule d’un grand nombre de défauts dans la cellule solaire durant les premières années dégrade brutalement la tension a circuit ouvert après onze ans dans l’espace. Dans ce travail, la simulation numérique est utilisée pour modéliser l'effet d’irradiation par électrons de 1 MeV sur une cellule solaire à base de GaAs et d'identifier les défauts responsables de la dégradation des paramètres externes. D’autre part, cette simulation sert aussi à étudier le vieillissement de la même cellule solaire dans l’espace sous irradiation d’électrons et de protons.Dans notre étude de la modélisation du phénomène de vieillissement des modules photovoltaïques fonctionnant dans des milieux naturels (en particulier le milieu saharien), les résultats sont très intéressants. Les modèles étudiés notamment ; la loi exponentielle, la loi de WEIBULL, et la loi Gamma qui sont les plus importants dans les statistiques des durées de vie. Parmi ces trois modèles de fonction de survie, nous pouvons estimer que le modèle de WEIBULL est le plus performant pour décrire la fiabilité des modules PV fonctionnant dans ce type milieux naturels, et de donner des valeurs de temps de bon fonctionnement plus comparable avec l’expérienceNous nous sommes intéressé en parallèle à la possibilité d’utilise des transistors à effet de champ comme détecteurs de rayonnement dans le domaine de l’infrarouge lointain. Pour cela un simulateur basé sur les équations hydrodynamiques a été développé et mis en œuvre. Il permet de modéliser la réponse du transistor à différents types de perturbation électriques et optiques. Nous avons travaillé sur la mise en place d'un nouveau modèle analytique pour la description des spectres du bruit électronique et la sensitivité dans la structure n+nn+ de taille nanométrique. L’intérêt est lié à l’utilisation de ces structures pour la détection des fréquences TeraHertz (1 THz= 1012 Hz). En plus, nous avons amélioré la détection Terahertz par l'utilisation des transistors HEMT n+nn+ à base d'In0.53Ga0.47As. Pour cela, nous avons développé un nouveau modèle analytique pour la caractérisation des transistors HEMT et les diodes unipolaires In0.53Ga0.47As dans la gamme Terahertz.

Informations supplémentaires

Université de Béchar

Partenaire algérien
Béchar

Laboratoire(s) ou unité(s) de recherche
Laboratoire de Physique des Dispositifs à Semi-conducteurs


Responsable(s)
Abderrahmane BELGHACHI - LPDS - Béchar - Tél : - Email :

Université Montpellier 2

Partenaire français
Montpellier

Laboratoire(s) ou unité(s) de recherche
Laboratoire IES


Responsable(s)
Luca VARANI - IES - Montpellier - Tél : - Email :

PHC 01