Développement de modules photovoltaïques bifaciaux à haut rendement utilisant le concept i-Cell

Development of high-efficiency, bifacial photovoltaic modules using the i-cell concept

• Auteur / Autrice : Yves Salinesi
• Direction : Abdelilah Slaoui
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Physique et technologie des composants
• Date : Soutenance le 29/10/2018
• Etablissement(s) : Strasbourg
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Mathématiques, sciences de l'information et de l'ingénieur (Strasbourg ; 1997-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire des sciences de l'ingénieur, de l'informatique et de l'imagerie (Strasbourg ; 2013-....)
• Jury : Président / Présidente : Anne Kaminski-Cachopo
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Ivan Gordon, Alioune Sow
• Jury : Rapporteur / Rapporteuse : Anne Kaminski-Cachopo, Marcel Pasquinelli

Mots clés

Mots clés contrôlés

Passivité (chimie)

Systèmes photovoltaïques

Photopiles

Conversion photovoltaïque

Mots clés libres

PERC

IBC

Cellules bifaciales

Haut rendement

Cellules coupées

PERC

IBC

Bifacial cells

High efficiency

Sub-cells

Résumé

Les travaux présentés dans cette thèse consistent à concevoir des modules à haut rendement et à bas coûts. Des modules intégrés réalisés à partir de sous-cellules découpées ont été réalisés. Ces sous-cellules sont inspirées de la technologie PERC. La réduction du coût de production en simplifiant le procédé de fabrication et en diminuant la quantité de matériaux utilisés a été étudiée. L’augmentation des rendements a été observée en ouvrant la face arrière des cellules, ce qui leur confère la bifacialité, et en utilisant des moyens performants pour la réalisation des émetteurs. Dans un second temps, l’augmentation de la puissance des modules a été étudiée en s’inspirant de l’i-Cell développée par la société S’Tile pour réduire fortement les pertes résistives traditionnellement observées dans les modules classiques. La même étude a été réalisée à partir de cellules IBC spécialement conçues pour être découpées en sous-cellules et ainsi assemblées en modules. Ces cellules ont été développées pour être compatibles avec des procédés industriels de production de masse, permettant de réduire le coût de production par rapport à des cellules IBC conventionnelles. Les sous-cellules obtenues après découpe ont été connectées pour obtenir des modules photovoltaïques bifaciaux permettant l’obtention de hauts rendements. De cette manière, deux voies possibles sont explorées pour l’amélioration des rendements et la diminution des coûts des modules photovoltaïques.

The work presented here is aimed to produced high-efficiency, low-cost photovoltaic silicon solar modules. Integrated modules have been carried out from laser-cut sub-cells. These cells have been produced using the PERC cell technology. The reduction of production costs have been studied by simplifying the manufacturing processes and by decreasing the quantity of materials used. An increase in efficiency has been observed by opening the rear side of the cells, making them bifacial, and by using advanced means in order to realize the cell emitters. The increase of produced power has been studied by using sub-cells in order to reduce the resistive losses measured in standard modules. The same study has been carried out with IBC solar cells. These cells have been designed to be separated in sub-cells by laser scribing, and to be produced with means compatible with mass production only, thus decreasing the cost. The sub-cells obtained after laser scribing have been connected in order to obtain bifacial photovoltaic modules producing high electrical power. In this way, two possible paths towards high efficiency and low cost modules have been studied.