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Défis technologiques >> Energie solaire pour la transition énergétique
3 proposition(s).

Intégration en dispositifs tandem des cellules PV à contacts passivés : Vers une technologie d'interface multifonctionnelle et universelle.

Département des Technologies Solaires (LITEN)

Laboratoire HoMoJonction

M2 IA, cybersécurité

01-10-2020

SL-DRT-20-0758

thibaut.desrues@cea.fr

Energie solaire pour la transition énergétique (.pdf)

Le sujet se place dans un contexte de développement de technologies de fabrication de cellules photovoltaïques (PV) en silicium cristallin (c-Si) à contacts passivés pour une application en dispositifs tandem. En effet, pour dépasser les limites de rendement de conversion des cellules c-Si conventionnelles à simple jonction, un axe de recherche concerne l'élaboration et la caractérisation de structures tandem (2 jonctions) dont le rendement peut dépasser 30%. Pour ces structures tandem, il est nécessaire d'optimiser les procédés de fabrication des cellules c-Si afin de favoriser la complémentarité et les performances des deux dispositifs (« bottom » et « top » cell). L'objectif principal du doctorat vise à développer des cellules c-Si adaptées aux applications tandem, et ce quelle que soit la technologie utilisée comme « topcell » (Pérovskite, CGS, III/V?). Ces cellules c-Si utiliseront des structures à base d'oxyde tunnel / Si poly-cristallin permettant d'une part de se passer de couches OTC (Oxydes Transparents Conducteurs) comme jonction de recombinaison et d'autre part d'obtenir une grande stabilité en température des dispositifs. Ce dernier point permet d'envisager des procédés de fabrication de la « topcell » à haute température. Le travail envisagé consistera globalement en: 1/ Un développement de couches minces et d'empilements optimisés pour les cellules c-Si à contacts passivés dédiées à des applications tandem 2/ La caractérisation des propriétés électriques et optiques des matériaux et structures élaborés. 3/ L'intégration des développements à une structure de cellule tandem fonctionnelle pouvant utiliser différentes technologies de « topcell »

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Elaboration et caractérisation de cellules solaires tandems silicium / pérovskite en architecture inverse (PIN/PIN)

Département des Technologies Solaires (LITEN)

Laboratoire Modules Photovoltaïques Organiques

Master science des matériaux, physico-chimie, physique

01-09-2020

SL-DRT-20-0823

muriel.matheron@cea.fr

Energie solaire pour la transition énergétique (.pdf)

Les cellules solaires photovoltaïques tandems silicium/pérovskite sont une approche très prometteuse pour augmenter les rendements des cellules solaires photovoltaïques. La quasi-totalité des rendements records (jusqu'à 28%) pour les tandems 2T (2 terminaux : cellules en série) ont étés obtenus dans l'architecture PIN. Cette dernière permet de minimiser l'impact de l'absorption parasite liée à la plupart des couches P existantes et ouvre de nouvelles opportunités comme l'utilisation de silicium nano ou micro-cristallin, qui offrent des avantages en termes optiques. L'objectif de cette thèse sera de combiner les avancées sur les pérovskites simple jonction PIN et les jonctions tunnels (adaptées aux architectures PIN) développées au CEA-Liten dans ce cadre de deux précédentes thèses. Un focus important sera apporté sur la caractérisation avancée des couches et des tandems, afin d'identifier les limitations des dispositifs (mesures sous illumination variable et imagerie de photo et électroluminescence). Dans un premier temps, les architectures pérovskites PIN en simple jonction et les couches tunnel précédemment développées au CEA-Liten seront combinées et caractérisées. De nouvelles couches d'interconnection entre les deux sous-cellules seront envisagées, notamment par la modification chimique du silicium nano ou microcristallin pour minimiser l'épaisseur de la couche d'interconnection et faciliter l'intégration. Les caractérisations avancées appliquées à ces nouvelles structures devront permettre de conclure quant au bénéfice apporté par ces systèmes.

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Nouvelle technologie de convertisseurs DC/DC haut rendement à isolement galvanique intégré pour les réseaux moyenne tension DC

Département des Technologies Solaires (LITEN)

Laboratoire Systèmes PV

Ingénieur grandes écoles Physique

01-06-2020

SL-DRT-20-0833

Stephane.CATELLANI@cea.fr

Energie solaire pour la transition énergétique (.pdf)

Les sources primaires d'énergie électriques utilisées dans les systèmes à base d'énergies renouvelables sont à courant continu. Nous pouvons indiquer ci dessous, les principales caractéristiques en tension des sources en question : -Photovoltaïques (1.5 kVDC) -Systèmes de stockage d'énergie (800 V-1.5 kVDC) -Stacks EHT (950 VDC) -Batteries de véhicule électrique (800 VDC) D'autre part , les nouveaux réseaux de transport d'énergie sont à courant continu : -HVDC : 100 kVDC à 1.6 MVDC Certains systèmes d'alimentation ferroviaires sont également à courant continu : -Ferroviaire : 1.5 kVDC, 3 kVDC, projet de réseau expérimental SNCF 10 kVDC Des architectures avec collecteur DC sont prévues dans les applications suivantes : -Distribution d'énergie dans les stations de recharge pour les véhicules électriques -Réseaux de bord des engins de propulsion navale -Chaînes de conversion électrique des engins de traction ferroviaire électrique -Production d'énergie photovoltaïque -Stockage stationnaire d'énergie électrique L'objectif de ce travail de thèse sera d'obtenir une brique de convertisseur DC/DC modulaire compatible avec les niveaux de tension délivrés par les sources d'ENR et permettant d'injecter sur de la moyenne tension DC. L'isolement électrique des sources primaires sera inchangé : il faudra donc apporter, pour assurer l'isolement des sources, une technologies de transformateur à très haut rendement (>99.5%), intégré dans les étages de conversion statique. -L'injection pourra se faire sur un réseau DC 9 kV (réseau expérimental SNCF) -L'électronique de puissance sera réalisée avec des semiconducteurs HT SiC dont les performances actuelles sont très supérieures à des équivalents Si. Le DTNM apportera son expertise sur les matériaux magnétiques pour le dimensionnement du transformateur intégré dans les étages de conversion.

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