Développement d'une technologie innovante d'interconnexion de cellule tandem dans une démarche d'éco conception

Development of an innovative tandem cell interconnection technology in an eco design approach

• Auteur / Autrice : Felicia Mouhoubi
• Direction : Solenn Berson
• Type : Projet de thèse
• Discipline(s) : 2MGE - Matériaux, Mécanique, Génie civil, Electrochimie
• Date : Inscription en doctorat le 10/01/2023
• Etablissement(s) : Université Grenoble Alpes
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Ingénierie - matériaux mécanique énergétique environnement procédés production (Grenoble ; 2008-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : CEA Grenoble / LITEN

Mots clés

Mots clés libres

Pv

Interconnexion

Tandem

Pv

Interconnection

Tandem

Résumé

Les capacités de production photovoltaïques sont toujours en augmentation rapide. Le moteur de celle-ci provient de l'augmentation des performances des cellules. Les industriels se rapprochent toutefois rapidement de la limite théorique du silicium. Le développement de cellules tandem Si/PK permet de repousser cette limite et d'espérer dépasser les 30% de rendement en cellule. Les cellules tandems Si/PK nécessitent des procédés très basse température (< 150°C), ce qui implique des adaptations au niveau des procédés modules. En effet, que ce soit au niveau de l' étape d'interconnexion ou de lamination, des températures process >160°C sont régulièrement utilisées. L'étape de métallisation au niveau cellule devra également être adaptée soit en changeant de procédé, soit en changeant de matériau. Les différentes interfaces devront être compatibles entre elles (adhésion métallisation/TCO – connecteurs/métallisations). Plusieurs approches devront être envisagées en gardant une contrainte thermique (<150°C) : - Collage par adhésif conducteur - Brasure basse température - Soudure basse température - Contact mécanique La compatibilité des différentes approches avec les cellules Si/PK devra être analysée et développée. Le CEA-INES a développé un outil de simulation opto-électrique, appelé CTMOD, pour prédire les performances d'un module à base de la technologie hétérojonction. L'outil devra être adapté aux nouvelles cellules tandems, afin de pouvoir évaluer les futurs designs et stratégies explorées lors de la thèse. Différentes architectures de modules, adaptées aux caractéristiques des cellules tandems, devront être envisagées afin d'adapter les modules tandem au système et de gérer efficacement les problèmes d'ombrage.

Photovoltaic is still in rapid growth. The driving force behind this is the increase in cell performance. However, manufacturers are rapidly approaching the theoretical limit of silicon. The development of Si/PK tandem cells allows to push back this limit and to hope to exceed 30% of cell efficiency. Si/PK tandem cells require very low temperature processes (< 150°C), which implies adaptations at the module processes level. Indeed, whether at the interconnection or lamination stage, process temperatures >160°C are regularly used. The metallization step at the cell level will also have to be adapted either by changing the process or by changing the material. The different interfaces must be compatible with each other (adhesion of metallization/TCO - connectors/metallizations). Several approaches will have to be considered while keeping a thermal constraint (<150°C): - Bonding with conductive adhesive - Low temperature brazing - Low temperature soldering - Mechanical contact The compatibility of the different approaches with Si/PK cells will have to be analyzed and developed. CEA-INES has developed an optoelectrical simulation tool, called CTMOD, to predict the performance of a module based on heterojunction technology. The tool should be adapted to new tandem cells, in order to evaluate future designs and strategies explored during the thesis. Different module architectures, adapted to the characteristics of the tandem cells, will have to be considered in order to adapt the tandem modules to the system and to efficiently manage the shading problems.