Conception et optimisation de générateurs à conversion photovoltaïque

Abstract

Ce travail s'est effectué selon plusieurs étapes: Nous nous sommes d'abord intéressés à la cellule solaire, élément de base du générateur. Nous avons entamé des travaux qui avaient pour but d'analyser le fonctionnement interne des cellules classiques au silicium monocristallin puis d'optimiser les paramètres de leur fabrication (profil de dopage, concentrations, etc...). Nous avons alors trouvé certains résultats théoriques qui sont cités dans le premier chapitre mais les difficultés expérimentales de l'époque nous avaient arrêtées car il ne nous était pas possible de doper nos échantillons. Nous avions alors orienté nos efforts dans le développement de cellules MIS (Al-SiO2-Si, Au-SiO2-Si) dont la technologie nous était plus accessible. Les performances de ce type de cellules étaient malheureusement trop faibles (rendement inférieur à 3%) et, suite à une analyse plus approfondie, nous avons décidé de nous écarter de cet axe de recherche. Parallèlement à ces travaux, nous avons cherché un moyen d'améliorer le rendement des cellules commercialement disponibles. C'était notre idée des "cellules magnétisées" ou "électrisées" basées sur l'action d'un champ magnétique (aimant permanent) ou électrique extérieur qui viendrait conforter le processus interne de séparation-collection des charges. Des résultats intéressants ont été obtenus bien que les améliorations en rendement n'aient pas été significatives. Dans le domaine des panneaux solaires, assemblage de cellules élémentaires, nous avons aussi effectué des travaux qui, essentiellement, avaient abouti à certaines règles d'assemblage et de mise en oeuvre rappelées dans le chapitre 2. Nous avons enfin étudié le système photovoltaïque complet comprenant, outre le générateur et sa charge, un certain nombre d'éléments qui rentrent dans le conditionnement de puissance, tels que les batteries de stockage d'énergie, les régulateurs électroniques... chaque élément avait été étudié de manière à ce que son intégration dans le système soit optimisée et un logiciel adéquat avait été développé. Les principaux résultats de ce travail sont rapportés au chapitre 3.