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Introduction Lâeffet photovoltaique Les DiffĂ©rents Types Comment augmenter le rendement? Management de Photons Conclusion
IL FAUT AUGMENTER LE RENDEMENTDES CELLULES SOLAIRES!
Bernard Moine, Antonio Pereira, Amina Bensalah-Ledoux,Christine Martinet .
Laboratoire de Physico-Chimie des Matériaux LuminescentsUMR 5620 du CNRS, Université Claude-Bernard Lyon1, FRANCE
JNCOâ09, 02/12/09 - 04/12/09
Introduction Lâeffet photovoltaique Les DiffĂ©rents Types Comment augmenter le rendement? Management de Photons Conclusion
Nous avons un vrai problĂšme!
Introduction Lâeffet photovoltaique Les DiffĂ©rents Types Comment augmenter le rendement? Management de Photons Conclusion
Le probleme!
230 années
40 années
50 années
70 années
Introduction Lâeffet photovoltaique Les DiffĂ©rents Types Comment augmenter le rendement? Management de Photons Conclusion
Une Solution!
La FusionNucléaire
Introduction Lâeffet photovoltaique Les DiffĂ©rents Types Comment augmenter le rendement? Management de Photons Conclusion
Les Autres Solutions!
Les Ă©nergiesrenouvelables
Introduction Lâeffet photovoltaique Les DiffĂ©rents Types Comment augmenter le rendement? Management de Photons Conclusion
Les Autres Solutions!Evolution des Ă©nergies renouvelables
Introduction Lâeffet photovoltaique Les DiffĂ©rents Types Comment augmenter le rendement? Management de Photons Conclusion
Les Autres Solutions!Production dans le Monde
Introduction Lâeffet photovoltaique Les DiffĂ©rents Types Comment augmenter le rendement? Management de Photons Conclusion
Les Autres Solutions!LâĂ©nergie solaire est-elle une solution suffisante?
Quelques Ă©lĂ©ments de rĂ©ponse:âą La Terre reçoit chaque jour lâĂ©quivalent de 10000 fois notre
consommation Ă©nergĂ©tique totale!âą LâĂ©nergie moyenne reçue varie de 100W/m2 pour les hautes
latitudes à plus de 600W/m2 dans les régions les plusensoleillées.
âą La partie non peuplĂ©e du Sahara repĂ©sente 9 millions de km2.En couvrant cette surface de panneaux solaires on peut produire750 TW. La consommation terrestre actuelle est de lâordre de13.5 TW, toutes sources dâĂ©nergie confondue.
âą Avec 5000 km2 de panneaux on couvre la totalitĂ© de laconsommation Ă©lectrique française, la surface de toits disponibleest de lâordre de 30000 km2!
âą La durĂ©e de vie du Soleil est estimĂ©e Ă 5 milliards dâannĂ©es!
Introduction Lâeffet photovoltaique Les DiffĂ©rents Types Comment augmenter le rendement? Management de Photons Conclusion
Les Autres Solutions!LâĂ©nergie solaire est-elle une solution suffisante?
Quelques Ă©lĂ©ments de rĂ©ponse:âą La Terre reçoit chaque jour lâĂ©quivalent de 10000 fois notre
consommation Ă©nergĂ©tique totale!âą LâĂ©nergie moyenne reçue varie de 100W/m2 pour les hautes
latitudes à plus de 600W/m2 dans les régions les plusensoleillées.
âą La partie non peuplĂ©e du Sahara repĂ©sente 9 millions de km2.En couvrant cette surface de panneaux solaires on peut produire750 TW. La consommation terrestre actuelle est de lâordre de13.5 TW, toutes sources dâĂ©nergie confondue.
âą Avec 5000 km2 de panneaux on couvre la totalitĂ© de laconsommation Ă©lectrique française, la surface de toits disponibleest de lâordre de 30000 km2!
âą La durĂ©e de vie du Soleil est estimĂ©e Ă 5 milliards dâannĂ©es!
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Les Autres Solutions!LâĂ©nergie solaire est-elle une solution suffisante?
Quelques Ă©lĂ©ments de rĂ©ponse:âą La Terre reçoit chaque jour lâĂ©quivalent de 10000 fois notre
consommation Ă©nergĂ©tique totale!âą LâĂ©nergie moyenne reçue varie de 100W/m2 pour les hautes
latitudes à plus de 600W/m2 dans les régions les plusensoleillées.
âą La partie non peuplĂ©e du Sahara repĂ©sente 9 millions de km2.En couvrant cette surface de panneaux solaires on peut produire750 TW. La consommation terrestre actuelle est de lâordre de13.5 TW, toutes sources dâĂ©nergie confondue.
âą Avec 5000 km2 de panneaux on couvre la totalitĂ© de laconsommation Ă©lectrique française, la surface de toits disponibleest de lâordre de 30000 km2!
âą La durĂ©e de vie du Soleil est estimĂ©e Ă 5 milliards dâannĂ©es!
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Les Autres Solutions!LâĂ©nergie solaire est-elle une solution suffisante?
Quelques Ă©lĂ©ments de rĂ©ponse:âą La Terre reçoit chaque jour lâĂ©quivalent de 10000 fois notre
consommation Ă©nergĂ©tique totale!âą LâĂ©nergie moyenne reçue varie de 100W/m2 pour les hautes
latitudes à plus de 600W/m2 dans les régions les plusensoleillées.
âą La partie non peuplĂ©e du Sahara repĂ©sente 9 millions de km2.En couvrant cette surface de panneaux solaires on peut produire750 TW. La consommation terrestre actuelle est de lâordre de13.5 TW, toutes sources dâĂ©nergie confondue.
âą Avec 5000 km2 de panneaux on couvre la totalitĂ© de laconsommation Ă©lectrique française, la surface de toits disponibleest de lâordre de 30000 km2!
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Les Autres Solutions!LâĂ©nergie solaire est-elle une solution suffisante?
Quelques Ă©lĂ©ments de rĂ©ponse:âą La Terre reçoit chaque jour lâĂ©quivalent de 10000 fois notre
consommation Ă©nergĂ©tique totale!âą LâĂ©nergie moyenne reçue varie de 100W/m2 pour les hautes
latitudes à plus de 600W/m2 dans les régions les plusensoleillées.
âą La partie non peuplĂ©e du Sahara repĂ©sente 9 millions de km2.En couvrant cette surface de panneaux solaires on peut produire750 TW. La consommation terrestre actuelle est de lâordre de13.5 TW, toutes sources dâĂ©nergie confondue.
âą Avec 5000 km2 de panneaux on couvre la totalitĂ© de laconsommation Ă©lectrique française, la surface de toits disponibleest de lâordre de 30000 km2!
âą La durĂ©e de vie du Soleil est estimĂ©e Ă 5 milliards dâannĂ©es!
Introduction Lâeffet photovoltaique Les DiffĂ©rents Types Comment augmenter le rendement? Management de Photons Conclusion
Les Autres Solutions!Potentiel de production dâĂ©lectricitĂ© photovoltaĂŻque en Europe
Introduction Lâeffet photovoltaique Les DiffĂ©rents Types Comment augmenter le rendement? Management de Photons Conclusion
Plan de lâexposĂ©
Introduction
Lâeffet photovoltaique
Les Différents Types
Comment augmenter le rendement?
Management de Photons
Conclusion
Introduction Lâeffet photovoltaique Les DiffĂ©rents Types Comment augmenter le rendement? Management de Photons Conclusion
Un peu dâHistoire
Introduction Lâeffet photovoltaique Les DiffĂ©rents Types Comment augmenter le rendement? Management de Photons Conclusion
Lâeffet photovoltaiqueUn peu dâHistoire
Introduction Lâeffet photovoltaique Les DiffĂ©rents Types Comment augmenter le rendement? Management de Photons Conclusion
Lâeffet photovoltaiqueComment ça marche?
Lâeffet photovoltaĂŻque cor-respond Ă la capacitĂ©quâont certains matĂ©riauxde transformer directementlâĂ©nergie des photons enĂ©nergie Ă©lectrique. DĂšsque lâĂ©nergie du photonest supĂ©rieure Ă cellede la bande interdite Egdu matĂ©riaux, une paireĂ©lectron-trou est formĂ©e.
Introduction Lâeffet photovoltaique Les DiffĂ©rents Types Comment augmenter le rendement? Management de Photons Conclusion
Le rendement des cellules SolairesLe rendement de conversion énergétique
Le rendement de conversion Ă©nergĂ©tique (η), est le pourcentage dâĂ©nergieconvertie (photons en courant) et collectĂ©e, quand une cellule est connectĂ©eĂ un circuit Ă©lectrique.Il y a plusieurs sources de pertes:
⹠perte par réflexion
âą perte thermodynamique
âą perte par recombinaison (eâ, h+)
⹠perte par resistance éléctrique
Introduction Lâeffet photovoltaique Les DiffĂ©rents Types Comment augmenter le rendement? Management de Photons Conclusion
Le rendement des cellules SolairesPourquoi le rendement est-il limité?
La plus efficace cellule solaire est faite dâun matĂ©riau convertisseur parfait:Cela suppose une absorption parfaite, pas de rĂ©flexion de telle sorte que tousles photons dâĂ©nergie E > Eg sont absorbĂ©s et crĂ©ent un Ă©lectron dans labande supĂ©rieure. Si lâon suppose en plus que lâon a une parfaite sĂ©parationde charge de telle sorte que tous les Ă©lectrons qui ne se recombinent pas sonttransmis dans le circuit connectĂ©, on obtient le courant maximum possiblepour cette bande interdite.
QE(E) =
1 E â„ Eg
0 E < Eg
et
JSC = qRâ
Egbs(E)dE
Le photocourant dans ces conditions est uniquement fonction de la valeur dela bande interdite et du spectre incident
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Le rendement des cellules SolairesPourquoi le rendement est-il limité?
Mais mĂȘme pour une cellule parfaite, il existe toujours un processus de pertedont on ne peut sâaffranchir: câest lâĂ©mission spontanĂ©e qui correspond Ă larelaxation radiative des Ă©lectrons.La densitĂ© de courant est alors donnĂ©e parla relation:
J(V ) = Jsc â J0(eqVkT â 1)
Le courant correspond donc à la difference de deux flux de photons: le fluxdes photons absorbés qui est réparti sur un large domaine énergétiquesupérieur à Eg et le flux des photons émis qui est énergétiquement concentréprÚs de Eg .
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Le rendement des cellules SolairesPourquoi le rendement est-il limité?
De maniĂšre intuitive on peut voir que les materiaux Ă trĂšs faible et Ă trĂšs largebande interdite seront de mauvais convertisseurs de photons:
âą dans le premier cas la valeur de V est trop petite
âą dans la second, câest le photocourant qui est trop faible
Voici la courbe reprĂ©sentant le rendement limite dâune cellule simple jonctionsous les conditions dâĂ©clairement AM1.5 12:
1Ces conditions correspondent Ă un ensoleillement sans nuage sur une surfaceinclinĂ©e Ă 37⊠face au soliel situĂ© Ă un angle de 41.81⊠au dessus de lâhorizon.
2extrait de âThe Physics of Solar Cellsâ by J. Nelson, (Shockley and Queisser)
Introduction Lâeffet photovoltaique Les DiffĂ©rents Types Comment augmenter le rendement? Management de Photons Conclusion
Le rendement des cellules SolairesCaractĂ©ristiques dâune cellule idĂ©ale
âą Bande interdite: comprise entre 0.6-2.5 eV. Les semi-conducteurs III-Vcomme GaAs et InP ont une bande interdite proche de la valeuroptimale 1.42 eV et 1.35 eV respectivement. Si a une valeur moinsfavorable (1.1 eV, rendement maximum 29%) mais est beaucoup moinscher et trĂšs abondant.
âą Absorption de la lumiĂšre: pour la plupart semi-conducteurs uneabsorption presque parfaite est obtenue avec une Ă©paisseur dequelques dizaines ou centaines de microns.
⹠Séparation des charges: Le matériau doit présenter une asymétriespatiale de telle sorte que les électrons dans la bande de conductionsoient conduits loin de leur point de création. Cette asymétrie est crééepar une jonction p-n.
âą Pertes Ă©lectriques: le matĂ©riau des Ă©lectrodes doit ĂȘtre un trĂšs bonconducteur et les contacts ohmiques avec la jonction doivent ĂȘtreexcellents.
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Le rendement des cellules SolairesCaractĂ©ristiques dâune cellule idĂ©ale
âą Bande interdite: comprise entre 0.6-2.5 eV. Les semi-conducteurs III-Vcomme GaAs et InP ont une bande interdite proche de la valeuroptimale 1.42 eV et 1.35 eV respectivement. Si a une valeur moinsfavorable (1.1 eV, rendement maximum 29%) mais est beaucoup moinscher et trĂšs abondant.
âą Absorption de la lumiĂšre: pour la plupart semi-conducteurs uneabsorption presque parfaite est obtenue avec une Ă©paisseur dequelques dizaines ou centaines de microns.
⹠Séparation des charges: Le matériau doit présenter une asymétriespatiale de telle sorte que les électrons dans la bande de conductionsoient conduits loin de leur point de création. Cette asymétrie est crééepar une jonction p-n.
âą Pertes Ă©lectriques: le matĂ©riau des Ă©lectrodes doit ĂȘtre un trĂšs bonconducteur et les contacts ohmiques avec la jonction doivent ĂȘtreexcellents.
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Le rendement des cellules SolairesCaractĂ©ristiques dâune cellule idĂ©ale
âą Bande interdite: comprise entre 0.6-2.5 eV. Les semi-conducteurs III-Vcomme GaAs et InP ont une bande interdite proche de la valeuroptimale 1.42 eV et 1.35 eV respectivement. Si a une valeur moinsfavorable (1.1 eV, rendement maximum 29%) mais est beaucoup moinscher et trĂšs abondant.
âą Absorption de la lumiĂšre: pour la plupart semi-conducteurs uneabsorption presque parfaite est obtenue avec une Ă©paisseur dequelques dizaines ou centaines de microns.
⹠Séparation des charges: Le matériau doit présenter une asymétriespatiale de telle sorte que les électrons dans la bande de conductionsoient conduits loin de leur point de création. Cette asymétrie est crééepar une jonction p-n.
âą Pertes Ă©lectriques: le matĂ©riau des Ă©lectrodes doit ĂȘtre un trĂšs bonconducteur et les contacts ohmiques avec la jonction doivent ĂȘtreexcellents.
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Le rendement des cellules SolairesCaractĂ©ristiques dâune cellule idĂ©ale
âą Bande interdite: comprise entre 0.6-2.5 eV. Les semi-conducteurs III-Vcomme GaAs et InP ont une bande interdite proche de la valeuroptimale 1.42 eV et 1.35 eV respectivement. Si a une valeur moinsfavorable (1.1 eV, rendement maximum 29%) mais est beaucoup moinscher et trĂšs abondant.
âą Absorption de la lumiĂšre: pour la plupart semi-conducteurs uneabsorption presque parfaite est obtenue avec une Ă©paisseur dequelques dizaines ou centaines de microns.
⹠Séparation des charges: Le matériau doit présenter une asymétriespatiale de telle sorte que les électrons dans la bande de conductionsoient conduits loin de leur point de création. Cette asymétrie est crééepar une jonction p-n.
âą Pertes Ă©lectriques: le matĂ©riau des Ă©lectrodes doit ĂȘtre un trĂšs bonconducteur et les contacts ohmiques avec la jonction doivent ĂȘtreexcellents.
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Le rendement des cellules SolairesRésumé
Les principales raisons pour lesquelles une cellule solaire ne donne pas desperformances idéales sont:
âą Absorption incomplĂšte de la lumiĂšre incidente.
âą Une plus faible efficacitĂ© des photons de haute Ă©nergie et pasdâabsorption des photons de trĂšs basse Ă©nergie < Eg .
⹠Recombinaison non-radiative des porteurs de charges générés(présence de défauts).
⹠Chute de tension due à la résistance électrique entre le point degénération des électrons et le circuit extérieur.
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Le rendement des cellules SolairesRésumé
Les principales raisons pour lesquelles une cellule solaire ne donne pas desperformances idéales sont:
âą Absorption incomplĂšte de la lumiĂšre incidente.
âą Une plus faible efficacitĂ© des photons de haute Ă©nergie et pasdâabsorption des photons de trĂšs basse Ă©nergie < Eg .
⹠Recombinaison non-radiative des porteurs de charges générés(présence de défauts).
⹠Chute de tension due à la résistance électrique entre le point degénération des électrons et le circuit extérieur.
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Le rendement des cellules SolairesRésumé
Les principales raisons pour lesquelles une cellule solaire ne donne pas desperformances idéales sont:
âą Absorption incomplĂšte de la lumiĂšre incidente.
âą Une plus faible efficacitĂ© des photons de haute Ă©nergie et pasdâabsorption des photons de trĂšs basse Ă©nergie < Eg .
⹠Recombinaison non-radiative des porteurs de charges générés(présence de défauts).
⹠Chute de tension due à la résistance électrique entre le point degénération des électrons et le circuit extérieur.
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Le rendement des cellules SolairesRésumé
Les principales raisons pour lesquelles une cellule solaire ne donne pas desperformances idéales sont:
âą Absorption incomplĂšte de la lumiĂšre incidente.
âą Une plus faible efficacitĂ© des photons de haute Ă©nergie et pasdâabsorption des photons de trĂšs basse Ă©nergie < Eg .
⹠Recombinaison non-radiative des porteurs de charges générés(présence de défauts).
⹠Chute de tension due à la résistance électrique entre le point degénération des électrons et le circuit extérieur.
Introduction Lâeffet photovoltaique Les DiffĂ©rents Types Comment augmenter le rendement? Management de Photons Conclusion
Les Différents Types de Cellules Solaires
Introduction Lâeffet photovoltaique Les DiffĂ©rents Types Comment augmenter le rendement? Management de Photons Conclusion
Les Différents Types de Cellules SolairesLes trois générations
Introduction Lâeffet photovoltaique Les DiffĂ©rents Types Comment augmenter le rendement? Management de Photons Conclusion
Les Différents Types de Cellules SolairesRendement des cellules solaires3
3source National Renewable Energy Laboratory, www.nrel.gov
Introduction Lâeffet photovoltaique Les DiffĂ©rents Types Comment augmenter le rendement? Management de Photons Conclusion
Comment augmenter le rendement des cellules solaires?
Introduction Lâeffet photovoltaique Les DiffĂ©rents Types Comment augmenter le rendement? Management de Photons Conclusion
Comment augmenter le rendement des cellulessolaires?
Pour augmenter le rendement des cellules solaires on peut:1. AmĂ©liorer lâinteraction avec la lumiĂšre:
âą Augmenter lâabsorption. Go
⹠Réduire la réflexion Go
âą Concentrer la lumiĂšre Go
2. Transformer et mieux adapter le spectre solaire:âą Par up-conversion pour les photons proche infra-rougesâą Par down-conversion pour les photons ultra-violets Go
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Comment augmenter le rendement des cellulessolaires?
Pour augmenter le rendement des cellules solaires on peut:1. AmĂ©liorer lâinteraction avec la lumiĂšre:
âą Augmenter lâabsorption. Go
⹠Réduire la réflexion Go
âą Concentrer la lumiĂšre Go
2. Transformer et mieux adapter le spectre solaire:âą Par up-conversion pour les photons proche infra-rougesâą Par down-conversion pour les photons ultra-violets Go
Introduction Lâeffet photovoltaique Les DiffĂ©rents Types Comment augmenter le rendement? Management de Photons Conclusion
Management de Photons
Introduction Lâeffet photovoltaique Les DiffĂ©rents Types Comment augmenter le rendement? Management de Photons Conclusion
Quantum CuttingLes mécanismes possibles
LâĂ©nergie des photons Ă©mis doit ĂȘtre bien adaptĂ©eLes processus impliquant deux ions diffĂ©rents permettentun meilleur contrĂŽle de lâĂ©nergie des photons Ă©mis.
Introduction Lâeffet photovoltaique Les DiffĂ©rents Types Comment augmenter le rendement? Management de Photons Conclusion
A le recherche de la meilleure efficacité
1. Augmenter lâabsorptionâ transitions permises2. Limiter les transitions non-radiative (faible Ă©nergie de phonon)3. Favoriser les processus de relaxation croisĂ©e (position des
niveaux dâĂ©nergie)
Introduction Lâeffet photovoltaique Les DiffĂ©rents Types Comment augmenter le rendement? Management de Photons Conclusion
A le recherche de la meilleure efficacité
1. Augmenter lâabsorptionâ transitions permises2. Limiter les transitions non-radiative (faible Ă©nergie de phonon)3. Favoriser les processus de relaxation croisĂ©e (position des
niveaux dâĂ©nergie)
Introduction Lâeffet photovoltaique Les DiffĂ©rents Types Comment augmenter le rendement? Management de Photons Conclusion
A le recherche de la meilleure efficacité
1. Augmenter lâabsorptionâ transitions permises2. Limiter les transitions non-radiative (faible Ă©nergie de phonon)3. Favoriser les processus de relaxation croisĂ©e (position des
niveaux dâĂ©nergie)
Introduction Lâeffet photovoltaique Les DiffĂ©rents Types Comment augmenter le rendement? Management de Photons Conclusion
Ămission en Cascade: YF3 : Pr3+
le premier photon Ă©mis est violet et peu efficace.Le rendement quantique est de lâordre de 128%. a
Ce mécanisme a été observé il y a déjà longtempspar plusieurs auteurs. b
aKuck et al., Chem Phys. 310, 139 (2005)bW.W. Piper, J.A. de Lucas, F.S. Ham, J. Lumin. 8 (1974) 344
J.L. Sommerdijk, A. Bril, A.W. de Jager, J. Lumin. 8 (1974) 341
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Quantum cutting dans LiGdF4 : Eu3+
Rendement quantique de 190%. a
Faible absorption: rendement efficace32% b
aWegh et al., J. Lumin. 82, 93 (1999)bFeldmann et al., J. Lumin. 92, 245 (2001)
Introduction Lâeffet photovoltaique Les DiffĂ©rents Types Comment augmenter le rendement? Management de Photons Conclusion
Quantum cutting dans KY3F10 : Tm3+10%
Introduction Lâeffet photovoltaique Les DiffĂ©rents Types Comment augmenter le rendement? Management de Photons Conclusion
Les ions Terres Rares TrivalentsPossibilitées de quantum cutting
Go
Les ions Terres rares donnent des Ă©missions de toutes les couleursdues aux transitions f â f
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Les ions Terres Rares TrivalentsPossibilitées de quantum cutting
Go
Les ions Terres rares donnent des Ă©missions de toutes les couleursdues aux transitions f â f
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Les ions Terres Rares TrivalentsPossibilitées de quantum cutting
Go
Les ions Terres rares donnent des Ă©missions de toutes les couleursdues aux transitions f â f
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Les ions Terres Rares TrivalentsPossibilitées de quantum cutting
Go
Les ions Terres rares donnent des Ă©missions de toutes les couleursdues aux transitions f â f
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Les ions Terres Rares TrivalentsPossibilitées de quantum cutting
Go
Les ions Terres rares donnent des Ă©missions de toutes les couleursdues aux transitions f â f
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Les ions Terres Rares TrivalentsPossibilitées de quantum cutting
Go
Les ions Terres rares donnent des Ă©missions de toutes les couleursdues aux transitions f â f
Introduction Lâeffet photovoltaique Les DiffĂ©rents Types Comment augmenter le rendement? Management de Photons Conclusion
Conclusion
Introduction Lâeffet photovoltaique Les DiffĂ©rents Types Comment augmenter le rendement? Management de Photons Conclusion
ConclusionExemples de quelques installations âsolairesâ dans le Monde.
Allemagne, 120 ha
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ConclusionExemples de quelques installations âsolairesâ dans le Monde.
France (Narbonne, 23 ha-7MW)
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ConclusionExemples de quelques installations âsolairesâ dans le Monde.
France
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ConclusionExemples de quelques installations âsolairesâ dans le Monde.
Suisse
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ConclusionExemples de quelques installations âsolairesâ dans le Monde.
Japon
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ConclusionExemples de quelques installations âsolairesâ dans le Monde.
USA
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ConclusionExemples de quelques installations âsolairesâ dans le Monde.
Taiwan
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ConclusionExemples de quelques installations âsolairesâ dans le Monde.
Italie-Vatican
Introduction Lâeffet photovoltaique Les DiffĂ©rents Types Comment augmenter le rendement? Management de Photons Conclusion
Il faut accentuer de plus en plus le développement dusolaire!
⹠Les processus de quantum cutting ont été démontrés avec desrendement supérieur 100%.
⹠Développer des matériaux à rendement supérieur à 100%adaptés aux cellules solaire reste un challenge. Cependant lesgains potentiels en termes de conversion énergétique sonténormes.
âą Nous savons comment faire,âą Nous devons chercher le meilleur couple Ion-Matrice
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Il faut accentuer de plus en plus le développement dusolaire!
⹠Les processus de quantum cutting ont été démontrés avec desrendement supérieur 100%.
⹠Développer des matériaux à rendement supérieur à 100%adaptés aux cellules solaire reste un challenge. Cependant lesgains potentiels en termes de conversion énergétique sonténormes.
âą Nous savons comment faire,âą Nous devons chercher le meilleur couple Ion-Matrice
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Il faut accentuer de plus en plus le développement dusolaire!
⹠Les processus de quantum cutting ont été démontrés avec desrendement supérieur 100%.
⹠Développer des matériaux à rendement supérieur à 100%adaptés aux cellules solaire reste un challenge. Cependant lesgains potentiels en termes de conversion énergétique sonténormes.
âą Nous savons comment faire,âą Nous devons chercher le meilleur couple Ion-Matrice
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Il faut accentuer de plus en plus le développement dusolaire!
⹠Les processus de quantum cutting ont été démontrés avec desrendement supérieur 100%.
⹠Développer des matériaux à rendement supérieur à 100%adaptés aux cellules solaire reste un challenge. Cependant lesgains potentiels en termes de conversion énergétique sonténormes.
âą Nous savons comment faire,âą Nous devons chercher le meilleur couple Ion-Matrice
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Comment augmenter le rendement des cellulessolaires?
En augmentant lâabsorption
On peut augmenter lâabsorption en structurant la surface du matĂ©riau .
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Comment augmenter le rendement des cellulessolaires?
En augmentant lâabsorption
On peut augmenter lâabsorption en structurant la surface du matĂ©riau .
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Comment augmenter le rendement des cellulessolaires?
En réduisant la réflexion
La rĂ©flexion peut ĂȘtre rĂ©duite avec un traitement anti-rĂ©flĂ©chissant (AR) dĂ©posĂ© sur la surface de la cellule. Mais les traitement AR sontoptimisĂ©s pour une longueur dâonde et donc restent rĂ©flĂ©chissant pour les autres. Les cellules silicium sont optimisĂ©es pour le rouge, dâoĂčleur aspect bleutĂ©. Lâindice de rĂ©fraction du matĂ©riau AR doit satisfaire la relation suivante:
n1 =p
n0.ns
Pour le Silicium la bonne valeur est de lâordre de 1.84. Si3N4 avec n=1.97 est un bon candidat. Des traitements plus sofistiquĂ©s etmulticouches peuvent ĂȘtre rĂ©alisĂ©s mais sont plus coĂ»teux.
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Comment augmenter le rendement des cellulessolaires?
En concentrant la lumiĂšre
Une autre façon dâaugmenter le rendement consiste Ă modifier lâangle solide sous lequel le soleil est vu. En effet le flux solaire dĂ©pend delâangle solide soustendu par le soleil. Si on augmente cet angle en concentrant (focalisant) la lumiĂšre le photocourant augmentera. Unfacteur de concentration de 1000 doit induire un rendement de 37% pour une cellule Silicium. Cependant cette estimation ne tient pascompte du fait quâen raison dâune forte concentration de la lumiĂšre, la tempĂ©rature de la cellule augmente, ce qui en rĂ©duit lâefficacitĂ©.
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Comment augmenter le rendement des cellulessolaires?
Transformer et adapter le spectre solaire
Il est possible de modifier le spectre solaire par des ions luminescents et desprocessus dâup/down conversions.
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Processus Up/Down conversionUp-conversion
h in
h in
hout
2 IR photons inâ 1 visible photon out.
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Processus Up/Down conversionDown-conversion
h out
h out
hin
1 blue photon inâ 2 near IR photons out.
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