Cellules photovoltaïques pour la récupération d'énergie et la communication de données

Application of solar cells for energy harvesting and data communication

• Auteur / Autrice : Nominoë Lorrière
• Direction : Marcel Pasquinelli, Jean-Jacques Simon
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences pour l'ingénieur
• Date : Soutenance le 12/12/2019
• Etablissement(s) : Aix-Marseille
• Ecole(s) doctorale(s) : Ecole doctorale Sciences pour l'Ingénieur : Mécanique, Physique, Micro et Nanoélectronique (Marseille ; 2000-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut Matériaux Microélectronique Nanosciences de Provence (IM2NP) (Marseille, Toulon)
• Jury : Président / Présidente : Caroline Fossati
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Jean Barrère, Gilles Chabriel, Alexis Duque
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Johann Bouclé, Anne Julien-Vergonjanne

Mots clés

Mots clés contrôlés

Diodes électroluminescentes

Photopiles

Microélectronique

Mots clés libres

Communication numérique par lumière visible

Light-Fidelity (LiFi)

Photovoltaïque (PV)

Modulation DCO-OFDM

Caractérisation fréquentielle

Visible light communication (VLC)

Light-Fidelity (LiFi)

Photovoltaic (PV)

DCO-OFDM modulation

Frequency characterization

Résumé

L’invention des LED bleues de forte intensité en 1993 a permis une révolution générale de l’éclairage pour le grand public aussi bien que pour les commerces. Ces nouveaux dispositifs, proposent un rendement énergétique bien supérieur aux technologies commerciales précédentes, ce qui explique leur déploiement massif depuis la fin des années 2000. Les matériaux semiconducteurs composant les LED sont déjà utilisés dans le domaine de la microélectronique pour effectuer des fonctions logiques à hautes fréquences.La technologie LiFi tend à cumuler ces deux propriétés en ajoutant une fonction de transmission d’information aux points d’éclairages existants. L’information est transmise en modulant l’intensité de la lumière à haute fréquence, bien au delà des capacités distinctives de l’oeil. Cette technologie devrait subir un déploiement avec l’arrivée de l’Internet des Objets (IoT) qui apporte une grande demande de connections sans fil, incompatible avec les réseaux radiofréquences actuels. Le travail présenté ici porte sur la réception de cette modulation lumineuse. Les récepteurs usuellement utilisés sont des photodiodes mais ces dernières imposent des contraintes d’éclairage et de consommation difficilement corrélables avec les impératifs de l’IoT. Ainsi, ces travaux étudient la possibilité de réception de la modulation LiFi par des cellules et modules photovoltaïques, dont les deux principales qualités restent les grandes dimensions du détecteur permettant une omnidirectionnalité de réception et une résistance à l’ombrage ainsi que le caractère passif de la détection

The invention of high-intensity blue LED hit the market and the retail industry in 1993. It even brought a revolution in lighting history. These new devices significantly improved energy efficiency than ever before and led to their massive deployment since the end of the 2000s. Semiconductor materials for LED devices are used in the microelectronics domain to implement high-frequency logic functions.Light fidelity (LiFi) technologies combine illumination and communication capabilities by implanting information transmission function to existing lighting equipment. Information is transmitted by using intensity modulation of optical sources at high frequencies, far beyond the range of visual perception. LiFi is an enabling technology for the Internet of Things (IoT) systems. IoT requires a large number of wireless connections, so it is not compatible with existing radiofrequency networks.This work is based on the reception of light modulation. Photodiodes are the mostly used receivers, however their constraints on lighting and consumption make it difficult to meet the requirements of the IoT. On the ground of this, this research is aimed at studying the possibility of receiving LiFi modulation by photovoltaic cells and modules due to their two main qualities: passive detection and large dimensions (omnidirectional reception and shade resistance)