FACULTE DES SCIENCES ET TECHNIQUES FACULTE DES SCIENCES ET TECHNIQUES

DEA ÉNERGIE SOLAIRE

Amadou DIAO

«Etude en modélisation d’une photopile bifaciale au silicium en régime statique, sous éclairement multispectral constant et sous

l’effet d’un champ magnétique constant. »

 

SUJET:

Présenté par

1

PLANPLAN

- Etude en modélisation

- Détermination des paramètres électriques

- Conclusion et Perspectives

2

Présentation de la Photopile Bifaciale

Éclairement

face arrière

Éclairement

face avant

Fig..1/

ETUDE EN MODELISATIONETUDE EN MODELISATION

3

I/ Coefficient de diffusion en fonction du champ magnétique B

2)(1 Bµ

DD

(1)

Fig.2:Coefficient de diffusion en fonction du champ magnétique4

II/ Longueur de diffusion en fonction du champ magnétique B

DL (2)

Fig.3:Longueur de diffusion en fonction du champ magnétique

pour différentes valeurs de . 5

III/ Densités de porteurs minoritaires dans la baseIII-1/ Équation de continuité

III-2/ Solution de L ’équation de continuité

III-3/ Conditions aux limites

0)(0

)(

xxSf

xxxD

HxxSbHxx

xD

)()(

(3)

(4)

(5)

(6)

(7)

3

1))(exp()exp()(

ixHibxibianxG

3

1))(exp()exp()()()(

ixHibxibiL

xshBLxchAx

6

)()()(

2

2

xGx

xx

D

a/ Vitesses de recombinaison Sf1et Sb2en fonction du champ magnétique B

Fig.4:Vitesses de recombinaison Sf1 à la jonction et Sb2 en face arrière en fonction du champ magnétique B

3

1 1)()()exp(

)()()exp(

1i

LHshLibL

HchHibL

LHchLibL

HshHibLibDSf

3

1 1)()()exp(

)()()exp(

2i

LHshLibL

HchHibL

LHchLibL

HshHibLibDSb

(8)

(9)

7

b/ Vitesses de recombinaison sf2 et Sf3 en fonction du champ magnétique B

Fig.5:Vitesses de recombinaison Sf2 et Sf3 à la jonction en fonction du champ B

3

1 )()exp()(

)()exp()(

2i

LHchHibL

HshLibL

LHchHibLibL

HshDSf

3

1 )exp(11)(1)exp()(

)exp(1)()exp(1)(1

3i HibL

HchHibLHshLibL

HibLHshHibL

HchLibDSf

(10)

(11)

8

c/ Vitesses de recombinaison Sb1 et Sb3en fonction du champ magnétique B

Fig.6:Vitesses de recombinaison Sb1et Sb3 en face arrière en fonction du champB

3

1 )exp(1)(1)exp(1)(

)exp(1)(1)exp()(1

3i Hib

L

HchHibL

HshLibL

HibL

HshHibL

HchLibDSb

(12)

(13)

3

1 )()exp()(

)()exp()(

1i

LHchHibL

HshLibL

LHchHibLibL

HshDSb

9

IV/ Profil de densité de porteurs minoritaires dans la Base - Face avant:

3

1)exp()(1)(1)(1

ixibiL

xshBLxchAx (14)

Fig.7: Densité de porteurs minoritaires en excès pour un éclairement par la face avant en fonction de la profondeur de la base pour différentes valeurs du champ

magnétique ( H =300µm, =10-5 s )10

(15)

Fig.8: Densité de porteurs minoritaires en excès pour un éclairement par la face arrière en fonction de la profondeur de la base pour différentes valeurs du champ

magnétique ( H =300µm, =10-5 s )

- Face arrière:

3

1))(exp()(2)(2)(2

ixHibiL

xshBLxchAx

11

- Éclairement simultané des deux faces

(16)

Fig.9: Densité de porteurs minoritaires en excès en éclairement simultané des deux faces en fonction de la profondeur de la base pour différentes valeurs du

champ magnétique ( H =300µm, =10-5 s )

3

1))](exp()[exp()(3)(3)(3

ixHibxibiL

xshB

Lx

chAx

12

V/ Profil de densité de photocourant

Fig.10: Densité de photocourant pour les différents modes d’éclairement en

fonction de l ’intensité du champ magnétique ( H =300µm, =10-5 s )

(17)0

)(

xxxDqJ

13

Fig.11: Photocourant de court-circuit pour différents modes d’éclairement en

fonction de l ’intensité du champ magnétique ( H =300µm, =10-5 s )

VI/ Profil de densité de photocourant de court-circuit

14

Fig.12: Phototension des différents modes d’éclairement en fonction de

l’intensité du champ magnétique ( H =300µm, =10-5 s )

VII/ Profil de phototension

(18)

1)0(

2ln

oNbN

TVV

15

Fig.13: Phototension des différents modes d’éclairement en circuit ouvert en

fonction de l ’intensité du champ magnétique ( H =300µm, =10-5 s )

VIII/ Profil de phototension à circuit ouvert

16

Fig.14: Caractéristique courant-tension pour un éclairement par la face avant

pour différentes valeurs du champ magnétique ( H =300µm, =10-5 s )

IX/ Caractéristique courant-tension- Face avant:

17

Fig.15: Caractéristique courant-tension pour un éclairement par la face arrière

pour différentes valeurs du champ magnétique ( H =300µm, =10-5 s )

- Face arrière:

18

Fig.16: Caractéristique courant-tension pour un éclairement simultané des deux

faces pour différentes valeurs du champ magnétique ( H =300µm, =10-5 s )

- Éclairement simultané des deux faces:

19

Fig.17: Schéma électrique équivalent de la photopile bifaciale

I/ Schéma électrique équivalent de la photopile bifaciale

DETERMINATION DES PARAMETRES ELECTRIQUESDETERMINATION DES PARAMETRES ELECTRIQUES

20

Fig.18: Schéma électrique équivalent réduit

II/ Résistance équivalente

(19)

ccJTV

coVVdJdV

R

21

Tableau 1: Valeurs de la résistance équivalente calculée à partir des courants de

court-circuit et des tensions à circuit ouvert ( H =300µm, =10-5 s )

B ( T ) Icc1

(mA.cm-2

)

Icc2

(mA.cm-2 )

Icc3

(mA.cm-2 )

Vco1

(mV)

Vco2

(mV)

Vco3

(mV)

R1

(Ω.cm2 )

R2

(Ω.cm 2 )

R3

(Ω.cm 2 )

0 31,2 2,43 35,8 615 533 622 0,027 9,01 0,0054.

8.10-4 30,6 2,05 34,2 622 533 628 0,014 13,78 0,0079

1,5.10-3 29,4 1,44 31,6 630 517 635 0,021 52,84 0,0170

22

III/ RESISTANCE SERIE

(20)

coVVdJdV

sR

Tableau 2: Valeurs de la résistance série à partir des courants de court-circuit et des tensions à circuit ouvert en fonction de quelques valeurs du champ magnétique

( H =300µm, =10-5 s )

B ( T ) Icc1

(mA.cm-2 )

Icc2

(mA.cm-2 )

Icc3

(mA.cm-2 )

Vco1

(mV)

Vco2

(mV)

Vco3

(mV)

Rs1

(Ω.cm 2 )

Rs2

(Ω.cm 2 )

Rs3

(Ω.cm 2 )

0 31,2 2,43 35,8 615 533 622 0,85 19,51 0,73

8.10-4 30,6 2,05 34,2 622 533 628 0,86 26,4 0,77

1,5.10-3 29,4 1,44 31,6 630 517 635 0,90 70,8 0,84

23

IV/ RESISTANCE SHUNT

(21)

)exp(2

TVcoVSfo

bNoNqccJ

coVshR

Tableau 3: Valeurs de la résistance shunt en fonction des courants de court-circuit

des tensions à circuit ouvert et du champ magnétique ( H =300µm, =10-5 s )

B ( T ) Icc1

(mA.cm-2 )

Icc2

(mA.cm-2 )

Icc3

(mA.cm-2 )

Vco1

(mV)

Vco2

(mV)

Vco3

(mV)

Rsh1

(Ω.cm 2 )

Rsh2

(Ω.cm 2 )

Rsh3

(Ω.cm 2 )

0 31,2 2,43 35,8 615 533 622 39 219 17

8.10-4 30,6 2,05 34,2 622 533 628 60 260 18

1,5.10-3 29,4 1,44 31,6 630 517 635 347 359 20

24

CONCLUSION et PERSPECTIVES CONCLUSION et PERSPECTIVES

-Photopile Bifaciale sous l ’effet d’un champ magnétique

-Perspectives:*régime dynamique transitoire (excitations optiques ou électriques )*régime dynamique fréquentiel (modulation de fréquence ou tension)*capacité de la zone de charge d’espace*rendement*puissance

-Expressions:* Paramètres Phénoménologiques

* Paramètres Électriques

25