Download or read book Cristaux photoniques pour le contr le de l absorption dans les cellules solaires photovolta ques silicium ultraminces written by Guillaume Gomard and published by . This book was released on 2012 with total page 188 pages. Available in PDF, EPUB and Kindle. Book excerpt: La technologie photovoltaïque se caractérise par sa capacité à réduire constamment le coût de l’électricité délivrée, notamment grâce aux innovations technologiques. Un pas important a été franchi dans ce sens grâce à la mise en place d’une filière utilisant des couches minces, réduisant significativement la quantité de matériau actif nécessaire. Aujourd’hui, ces efforts se poursuivent et des couches semi-conductrices ultraminces voient le jour. Du fait de leur faible épaisseur, ces couches souffrent d’une faible absorption de la lumière, ce qui limite le rendement de conversion des cellules. Pour répondre à ce problème, les concepts issus de la nano-photonique peuvent être employés afin de contrôler la lumière à l’échelle des longueurs d’onde mises en jeu. Dans ce contexte, nous proposons de structurer la couche active des cellules solaires en cristal photonique (CP) absorbant. Cette nano-structure périodique assure simultanément une collection efficace de la lumière aux faibles longueurs d’onde et un piégeage des photons dans la couche active (ici en silicium amorphe hydrogéné) pour les longueurs d’onde situées près de la bande interdite du matériau absorbant. Dans le cadre de cette étude, des simulations optiques ont été utilisées de manière à optimiser les paramètres du CP, engendrant ainsi une augmentation de l’absorption de plus de 27% dans la couche active sur l’ensemble du spectre utile, et à établir des règles de design en vue de la fabrication des cellules structurées. Les principes physiques régissant leurs propriétés optiques ont été identifiés à partir d’une description analytique du système. Des mesures optiques réalisées sur les échantillons structurés, ont conforté les résultats de simulation et mis en évidence la robustesse de l’absorption de la cellule à l’égard de l’angle d’incidence de la lumière et des imperfections technologiques. Des simulations opto-électriques complémentaires ont démontré qu’une augmentation du rendement de conversion est réalisable, à condition d’introduire une étape de passivation de surface appropriée dans le procédé de fabrication de ces cellules.

Download or read book Cristaux photoniques bidimensionnels pour l absorption de la lumi re dans les cellules solaires organiques written by Léo Peres and published by . This book was released on 2014 with total page 0 pages. Available in PDF, EPUB and Kindle. Book excerpt: Dans une cellule solaire, il existe un compromis entre l'efficacité d'absorption des photons et le rendement quantique de collection des charges électriques. Dans les semi-conducteurs organiques, la longueur de diffusion des porteurs est limitée à une centaine de nanomètres, si bien qu'il est nécessaire de travailler avec des couches photo-actives ultraminces (

Download or read book Cellules solaires silicium ultra minces nanostructur es written by Romain Champory and published by . This book was released on 2016 with total page 165 pages. Available in PDF, EPUB and Kindle. Book excerpt: Les cellules photovoltaïques en couches minces de silicium cristallin sont des candidates prometteuses pour les développements futurs de l'industrie photovoltaïque, au travers des réductions de coûts attendues et des applications dans les modules souples. Pour devenir compétitive, la filière des couches minces de silicium monocristallin doit se différencier des filières classiques. Elle est donc généralement basée sur l'épitaxie de couches de haute qualité puis sur le transfert de ces couches vers un support mécanique pour terminer la fabrication de la cellule et réutiliser le premier substrat de croissance. Le but de cette thèse est de trouver les associations technologiques qui permettent de réaliser des cellules photovoltaïques en couches minces et ultra-minces de silicium monocristallin à haut-rendement. Les travaux présentés s'articulent selon deux axes principaux : le développement et la maîtrise de procédés technologiques pour la fabrication de cellules solaires en couches minces et l'optimisation des architectures de cellules minces haut-rendement.Dans ce cadre de travail, les développements des techniques de fabrication ont d'abord concerné la mise au point de procédés de transfert de couches minces : une technologie basse température de soudage laser et un soudage par recuit rapide haute température. Afin d'augmenter le rendement de conversion, nous avons développé des structurations de surface utilisant les concepts de la nano-photonique pour améliorer le pouvoir absorbant des couches minces. Avec une lithographie interférentielle à 266 nm et des gravures sèches par RIE et humides par TMAH (Tetramethylammonium Hydroxide), nous pouvons réaliser des cristaux photoniques performants sur des couches épitaxiées de silicium. Finalement, nous avons pu concevoir des architectures optimisées de cellules solaires minces à homo-jonction de silicium et à hétéro-jonction silicium amorphe / silicium cristallin plus performantes électriquement, grâce aux outils de simulation électro-optique. Notre approche théorique nous a aussi conduits à expliciter les phénomènes électriques propres aux couches minces, et à démontrer tout le potentiel des cellules photovoltaïques minces en silicium monocristallin.

Download or read book Crystal Growth of Silicon for Solar Cells written by Kazuo Nakajima and published by Springer Science & Business Media. This book was released on 2010-03-12 with total page 259 pages. Available in PDF, EPUB and Kindle. Book excerpt: This book, a continuation of the series “Advances in Materials Research,” is intended to provide the general basis of the science and technology of crystal growth of silicon for solar cells. In the face of the destruction of the global environment,the degradationofworld-widenaturalresourcesandtheexha- tion of energy sources in the twenty-?rst century, we all have a sincere desire for a better/safer world in the future. In these days, we strongly believe that it is important for us to rapidly developanewenvironment-friendlycleanenergyconversionsystemusingsolar energyastheultimatenaturalenergysource. Forinstance,mostofournatural resources and energy sources will be exhausted within the next 100 years. Speci?cally, the consumption of oil, natural gas, and uranium is a serious problem. Solar energy is the only ultimate natural energy source. Although 30% of total solar energy is re?ected at the earth’s surface, 70% of total solar energy can be available for us to utilize. The available solar energy amounts to severalthousand times larger than the world’s energy consumption in 2000 of about 9,000 Mtoe (M ton oil equivalent). To manage 10% of the world’s energy consumption at 2050 by solar energy, we must manufacture 40 GW solar cells per year continuously for 40 years. The required silicon feedstock is about 400,000 ton per year. We believe that this is an attainable target, since it can be realized by increasing the world production of silicon feedstock by 12times asmuchasthe presentproductionat2005.

Download or read book Les cellules photovolta ques en silicium written by Nicolas Richet and published by EDP Sciences. This book was released on 2016 with total page 209 pages. Available in PDF, EPUB and Kindle. Book excerpt: 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.

Download or read book Absorption Photonique Dans Les Cellules Photovolta ques Organiques written by Florent Monestier and published by Omniscriptum. This book was released on 2011-08 with total page 200 pages. Available in PDF, EPUB and Kindle. Book excerpt: Le rendement de conversion photo lectrique des cellules photovolta ques organiques est encore trop faible pour envisager leur production l' chelle industrielle. La solution propos e dans le cadre de ce travail est l'am lioration du rendement d'absorption des photons dans les couches photoactives. La premi re partie de ce travail a concern le d veloppement d'un logiciel d'optimisation des paisseurs des couches des cellules photovolta ques organiques. Puis les propri t s optiques et les propri t s lectriques ont t reli es en calculant les densit s de courant de court circuit. La validation des mod lisations a ensuite t r alis e par comparaison avec les r sultats exp rimentaux sur des cellules compos es d'h t rojonctions bicouches ou de volume et pour diff rents couples donneur-accepteur. Dans la derni re partie de ce travail l' tude de l'exaltation locale du champ lectromagn tique via des effets de plasmons de surface a t abord e. Pour cela, des empilements de couches organiques, contenant des nanoparticules m talliques (or et argent), a t mod lis , r alis et caract ris dans le but d'exalter localement le champ lectromagn tique.

Download or read book Structures photoniques pour le solaire organique written by David Duché and published by . This book was released on 2010 with total page 187 pages. Available in PDF, EPUB and Kindle. Book excerpt: Les matériaux organiques présentent l'avantage de réduire les coûts de production des dispositifs photovoltaïques. Les efficacités de photo-conversion des cellules solaires organiques (CSOs) sont cependant encore faibles et doivent atteindre 10% pour rendre cette technologie commercialement viable. Dans ce contexte, les concepts photoniques semblent bien adaptés afin d'améliorer l'absorption photonique de ces dispositifs en couches minces et, dans le cadre de cette thématique, nous avons étudié l'utilisation de cristaux photoniques membranaires (CPs) afin de confiner la lumière dans les CSOs. L'objectif est de coupler des modes de Bloch, aussi appelés modes de Bloch lents (MBLs), qui possèdent des vitesses de groupe proches de zéro dans la couche active. A l'aide d'une méthode FDTD (Finite Différence Time Demain), une étude théorique qui concerne l'utilisation de CPs en semi-conducteurs organiques ainsi que leur incorporation dans l'empilement d'une CSO a été réalisée. Nous avons montré qu'une augmentation entre 4 et 11% de l'absorption peut être obtenue en fonction du "gap" du matériau utilisé. Un procédé de nanoimpression a ensuite été utilisé afin de structurer directement des couches minces en P3HT :PCBM sous la forme de CPs capables de coupler des MBLs. En accord avec le modèle, les caractérisations optiques ont montré des gains d'absorption significatifs. De plus, les résultats ont prouvé que les propriétés cristallines des matériaux ne sont pas altérées par le procédé.

Download or read book D veloppement de cellules photovolta ques h t rojonctions silicium et contacts en face arri re written by Thibaut Desrues and published by . This book was released on 2009 with total page 188 pages. Available in PDF, EPUB and Kindle. Book excerpt: Cette thèse explore une nouvelle voie pour améliorer le rendement des cellules solaires à base de silicium cristallin. Cette nouvelle approche utilise la technologie des hétérojonctions a-Si:H / c-Si (Si-HJ) appliquée sur des structures à contacts en face arrière interdigités (IBC). Les dispositifs combinant ces deux technologies (Si-HJ IBC) peuvent théoriquement atteindre des rendements supérieurs à 25 % avec un procédé entièrement à basse température (≤ 200°C). Dans cette étude, les cellules solaires sont fabriquées sur des substrats c-Si de type n de 25 cm2. Les procédés de fabrication utilisés sont potentiellement adaptés à une industrialisation (PECVD, pulvérisation, sérigraphie, LASER, masques métalliques). Des couches a-Si:H ultra-minces (entre 5 et 30 nm) dopées sont utilisées pour réaliser les zones d’émetteur et de BSF en face arrière des cellules solaires. Des matériaux a-Si:H, a-SiNx:H, a-SiCx:H et ITO sont également étudiés pour des applications comme couches de passivation et / ou anti-reflet. Pour fabriquer les cellules Si-HJ IBC, différentes couches sont localisées à l’aide de masques métalliques structurés et alignés mécaniquement. Le plus haut rendement atteint par les dispositifs Si-HJ IBC réalisés atteint ici 12.7%. Il s’agit, à notre connaissance, du meilleur résultat obtenu au niveau mondial par ce genre de structures sur du c-Si de type n. Les performances des dispositifs expérimentaux restent principalement limitées par une faible valeur de FF. Des modélisations 2D des structures Si-HJ IBC montrent que la conception de l’émetteur et de son contact en face arrière peut entraîner des limitations à la fois sur ce FF mais également sur le Jcc. Ces phénomènes peuvent être attribués à une résistance série « distribuée » importante sur les cellules Si-HJ IBC. Différentes perspectives d’amélioration sont proposées, au niveau de la géométrie de la structure principalement. Ces optimisations devraient permettre à la fois une simplification des cellules Si-HJ IBC ainsi que l’augmentation de leur rendement.

Download or read book Am lioration de l absorption photonique dans les cellules photovolta ques organiques written by Florent Monestier and published by . This book was released on 2008 with total page 6 pages. Available in PDF, EPUB and Kindle. Book excerpt: Le rendement de conversion photoélectrique des cellules photovoltaïques organiques est encore trop faible pour envisager leur production à l’échelle industrielle. La solution proposée est l’amélioration du rendement d’absorption des photons dans les couches photoactives. La première partie de ce travail à concerné le développement d’un logiciel de modélisation et d’optimisation des cellules photovoltaïques organiques. Cet outil permet d’optimiser l’ensemble des épaisseurs des couches d’une cellule classique (bicouche ou mélange) ou des cellules plus complexes (cellules tandem). Puis nous avons relié les propriétés optiques des cellules organiques à leurs propriétés électriques en calculant les densités de courant de court circuit. La validation de nos modélisations a ensuite été réalisée par comparaison avec les résultats expérimentaux. Dans la dernière partie de ce travail nous avons abordé l’étude de l’exaltation locale du champ électromagnétique via des effets de plasmons de surface.

Download or read book Towards silicon quantum dot solar cells written by Kavita Surana and published by . This book was released on 2011 with total page 0 pages. Available in PDF, EPUB and Kindle. Book excerpt: Le confinement quantique dans le silicium, sous forme de boîtes quantiques de silicium de diamètre 5 nm, permet de contrôler le bandgap et donc l'émission de lumière. Cette ingénierie du bandgap des nanocristaux de silicium est utile pour les applications photovoltaïques avancées et présente l'avantage de conserver la compatibilité avec les technologies silicium existantes. Ces boîtes quantiques peuvent aider à réduire les pertes par thermalisation dans une cellule solaire homo-jonction. Ce travail se concentre sur la fabrication à grande échelle des nanocristaux de silicium dans SiO2 en utilisant le Dépôt Chimique en Phase Vapeur assisté par Plasma (PECVD), suivi d'un recuit à haute température. Des monocouches sont comparées avec des multicouches pour les propriétés morphologiques, électriques et optiques et des dispositifs avec ces différents couches sont comparés. Dans le cas d'une structure monocouche, l'épaisseur de la couche contrôle l'organisation des nanocristaux et permet de mettre en évidence l'amélioration de la conductivité électrique, avec cependant une réponse optique faible. Les multicouches montrent un bandgap du Si augmentée et controlee, avec une meilleure absorption dans la gamme bleu-vert visible, accompagnée d'une conductivité électrique faible. L'amélioration de ces propriétés optiques est un signe prometteur pour une potentielle intégration photovoltaïque.

Download or read book tude et optimisation de l absorption optique et du transport lectronique dans les cellules photovolta ques base de nanofils written by Jérôme Michallon and published by . This book was released on 2015 with total page 0 pages. Available in PDF, EPUB and Kindle. Book excerpt: La conversion photovoltaïque est un procédé très attractif pour la fourniture d'énergie propre et renouvelable. Cette filière est en plein essor grâce à une réduction constante des coûts de revient et des politiques incitatives de nombreux pays. Pourtant, l'ensemble des panneaux photovoltaïques installés ne produit qu'une faible part de la consommation mondiale en électricité. Les récents développements technologiques dans l'industrie photovoltaïque se sont surtout concentrés sur les cellules dites de seconde génération, à savoir les couches minces à base de CIGS, CdTe, a-Si, a-SiGe. Cette filière permet la fourniture d'électricité à coût inférieur à la technologie standard silicium, mais les rendements de conversion demeurent encore faibles, ce qui nécessite de larges surfaces disponibles. Il est à noter notamment que les cellules couches minces à base de matériaux semiconducteurs à gap direct comme le CIGS et le CdTe sont en plein essor puisqu'ils profitent en particulier d'une absorption accrue par rapport au silicium ; toutefois, ces matériaux sont présents en quantité limitée à la surface de la planète (In, Te). Dans ce contexte, les cellules à base de nanofils constituent une solution intéressante aux problèmes de l'absorption de la lumière, du transport et de la séparation des porteurs de charge photo-générés mais aussi de la quantité de matière utilisée. En effet, en utilisant une jonction radiale (i.e. entourant le nanofil), il est possible de séparer l'absorption de la lumière ( liée notamment à la longueur du nanofil) de la collecte des porteurs de charge (qui dépend du diamètre des nanofils). L'intérêt de ces structures réside également dans les propriétés de base des nanofils : la relaxation élastique favorable sur leur surface latérale ouvre le champ au dépôt de nanofils par hétéro-épitaxie sur tout type de substrat alors que la faible densité de défauts étendus en leur sein est propice à un transport efficace des porteurs de charges. Ainsi, la possibilité de réaliser des nanofils sur substrat souple en réduisant de manière importante la quantité de matière utilisée par rapport à une cellule en silicium cristallin massif peut être envisagée. Plusieurs laboratoires grenoblois ont déjà une expertise dans le domaine de la croissance des nanofils. Cette thèse a pour but de réaliser une analyse expérimentale approfondie des propriétés optoélectroniques des nanofils (par des mesures de réflectivité, de durée de vie des porteurs minoritaires et de recombinaisons en surface et aux interfaces) combinée à des simulations optiques (de type RCWA ou FDTD) et électriques (TCAD). L'objectif ultime étant de concevoir et de développer des cellules à base de nanofils de silicium et de ZnO/CdTe. Des démonstrateurs seront réalisés sur la base des simulations électro-optiques. Pour cela, les moyens d'élaboration, de caractérisation et de technologie des différents laboratoires et entités, ainsi que les compétences associées, seront mis en commun pour accompagner les travaux du doctorant.

Download or read book Accroissement de l absorption lumineuse au sein de cellules solaires couches minces de silicium par addition de nanoparticules et de nanostructures m talliques written by Etienne Moulin and published by . This book was released on 2009 with total page 184 pages. Available in PDF, EPUB and Kindle. Book excerpt: In order to achieve high efficiencies, thin-film silicon solar cells need an efficient light absorption. In this thesis, we discuss new approaches based on metal nanoparticules and metal nanostructures for light trapping in thin-film silicon solar cells, The specific optical properties of metallic nanoparticles are a consequence of the appearence of a resonance in their absorption and scattering spectra, know as the localized surface plasmon( LSP) resonance. For sufficiently small particles (

Download or read book Molecular Beam Epitaxy written by John Wilfred Orton and published by . This book was released on 2015 with total page 529 pages. Available in PDF, EPUB and Kindle. Book excerpt: The book is a history of Molecular Beam Epitaxy (MBE) as applied to the growth of semiconductor thin films (note that it does not cover the subject of metal thin films). It begins by examining the origins of MBE, first of all looking at the nature of molecular beams and considering their application to fundamental physics, to the development of nuclear magnetic resonance and to the invention of the microwave MASER. It shows how molecular beams of silane (SiH4) were used to study the nucleation of silicon films on a silicon substrate and how such studies were extended to compound semiconductors such as GaAs. From such surface studies in ultra-high vacuum the technique developed into a method of growing high quality single crystal films of a wide range of semiconductors. Comparing this with earlier evaporation methods of deposition and with other epitaxial deposition methods such as liquid phase and vapour phase epitaxy (LPE and VPE). The text describes the development of MBE machines from the early 'home-made' variety to that of commercial equipment and show how MBE was gradually refined to produce high quality films with atomic dimensions. This was much aided by the use of various in-situ surface analysis techniques, such as reflection high energy electron diffraction (RHEED) and mass spectrometry, a feature unique to MBE. It looks at various modified versions of the basic MBE process, then proceed to describe their application to the growth of so-called 'low-dimensional structures' (LDS) based on ultra-thin heterostructure films with thickness of order a few molecular monolayers. Further chapters cover the growth of a wide range of different compounds and describe their application to fundamental physics and to the fabrication of electronic and opto-electronic devices. The authors study the historical development of all these aspects and emphasise both the (often unexpected) manner of their discovery and development and the unique features which MBE brings to the growth of extremely complex structures with monolayer accuracy.

Download or read book Handbook of Compound Semiconductors written by Paul H. Holloway and published by Cambridge University Press. This book was released on 2008-10-19 with total page 937 pages. Available in PDF, EPUB and Kindle. Book excerpt: This book reviews the recent advances and current technologies used to produce microelectronic and optoelectronic devices from compound semiconductors. It provides a complete overview of the technologies necessary to grow bulk single-crystal substrates, grow hetero-or homoepitaxial films, and process advanced devices such as HBT's, QW diode lasers, etc.

Download or read book Organic Solid State Lasers written by Sébastien Forget and published by Springer. This book was released on 2013-07-03 with total page 179 pages. Available in PDF, EPUB and Kindle. Book excerpt: Organic lasers are broadly tunable coherent sources, potentially compact, convenient and manufactured at low-costs. Appeared in the mid 60’s as solid-state alternatives for liquid dye lasers, they recently gained a new dimension after the demonstration of organic semiconductor lasers in the 90's. More recently, new perspectives appeared at the nanoscale, with organic polariton and surface plasmon lasers. After a brief reminder to laser physics, a first chapter exposes what makes organic solid-state organic lasers specific. The laser architectures used in organic lasers are then reviewed, with a state-of-the-art review of the performances of devices with regard to output power, threshold, lifetime, beam quality etc. A survey of the recent trends in the field is given, highlighting the latest developments with a special focus on the challenges remaining for achieving direct electrical pumping of organic semiconductor lasers. A last chapter covers the applications of organic solid-state lasers.

Download or read book Physical Properties of Amorphous Materials written by David Adler and published by Springer Science & Business Media. This book was released on 2013-06-29 with total page 448 pages. Available in PDF, EPUB and Kindle. Book excerpt: The Institute for Amorphous Studies was founded in 1982 as the international center for the investigation of amorphous mate rials. It has since played an important role in promoting the und er standing of disordered matter in general. An Institute lecture series on "Fundamentals of Amorphous Materials and Devices" was held during 1982-83 with distinguished speakers from universities and industry. These events were free and open to the public ,and were attended by many representatives of the scientific community. The lectures themselves were highly successful inasmuch as they provided not only formal instruction but also an opportunity for vigorous and stimulating debate. That last element could not be captured within the pages of a book I but the lectures concentrated on the latest advances in the field I which is why their essential contents are he re reproduced in collective form. Together they constitute an interdisciplinary status report of the field. The speakers brought many different viewpoints and a variety of back ground experiences io bear on the problems involved I but though language and conventions vary I the essential unity of the concerns is very clear I as indeed are the ultimate benefits of the many-sided approach.

Download or read book Laser 50 Years Of Discoveries written by Fabien Bretenaker and published by World Scientific. This book was released on 2014-10-27 with total page 185 pages. Available in PDF, EPUB and Kindle. Book excerpt: This unique book provides an overview of the principle and applications of lasers enriched with numerous illustrations.Being over fifty years old, lasers continue to amaze us. Their performance characteristics are constantly reaching new limits, and the scope of their applications continues to expand. Yet, it took years of effort by teams of physicists to transform the fundamental notions of Einstein into the first experimental beam of laser light. And history is still going on as fundamental research is now triggered by its remarkable properties.This book addresses every aspects of laser light, from its fundamental principles to its industrial applications, at a level particularly suited for high school teachers, students, and anybody curious about science and technology.