Influence de l’éclairement solaire sur les paramètres électriques d’une photopile au silicium polycristallin et effet de l’ombrage dû aux grilles de contact

Abstract

Une étude bibliographique sur la caractérisation d’une photopile en une dimension et sur les pertes de puissance dues à la métallisation de la face avant d’une cellule solaire est présentée. Elle met en exergue l’effet de la profondeur de la base, de l’angle d’incidence et de la vitesse de recombinaison à la jonction sur la densité de photocourant et sur la phototension, mais aussi l’influence de la largeur du doigt sur la puissance de collecte. Une modélisation à trois dimensions d’une photopile au silicium polycristallin en régime statique sous l’éclairement monochromatique est ensuite réalisée. La densité des porteurs photogénérés ainsi que le photocourant, la phototension, le photocourant de court-circuit et la tension en circuit ouvert sont étudiés en mettant en exergue l’effet combiné du niveau d’éclairement et de l’angle d’incidence du rayonnement. Qui nous a permis de voir que pour n ≤ 0.4 et ϴ ≥ 40° nous avons une forte diminution du photocourant et pour n ≥ 0.6 et ϴ ≤ 20° nous avons une forte augmentation de la densité du photocourant. Ensuite, une étude des pertes dues à la métallisation de la couche avant de la cellule est présentée. Dans cette étude, le taux d’ombre due à la métallisation et le taux de perte de puissance par conduction sont donnés en fonction de la longueur d’espacement (cellules carrées) et de l’angle d’espacement (cellules circulaires) des doigts. La variation de ces taux pour différentes longueurs et angles d’espacement entre les doigts est présentée. Lorsque la longueur et l’angle d’espacement augmentent, le taux d’ombre diminue tandis que le taux de perte de puissance par conduction augmente. Enfin, l’influence de la largeur des doigts de collecte sur les taux d’ombre et taux de perte de puissance par conduction optimaux est étudiée. Cela nous a permis de comparer les taux d’ombrage optimaux et les dimensions optimales des géométries des grilles pour les cellules étudiées (deux structures carrées et deux structures circulaires). Ainsi la structure peigne a moins d’ombre suivi de la structure échelle puis circulaire simple et circulaire complexe.