Photovoltaïque

Le groupe projet photovoltaïque possède une solide expérience dans la modélisation, l'élaboration et la caractérisation des cellules photovoltaïques en silicium cristallin et en couche mince. Il continue de développer son expertise, tout en se spécialisant sur des thématiques plus exploratoires.

Thématiques

  • Cellule photovoltaïque en Silicium cristallin : structure de cellule mince, voire ultra mince (quelques µm). L’axe principal de recherche concerne l’optimisation de la collecte des photons (structure nanophotonique) et de la passivation des surfaces sur cellule ultramince en silicium (collaboration Groupe projet Photonique). Par ailleurs l’équipe développe de nouveaux concepts permettant d’envisager la création de cellule multi-jonction « tout Si », présentant une tension de sortie suffisante pour une intégration comme générateur autonome dans des systèmes embarqués.
  • Cellules tandem : le groupe collabore avec des partenaires sur les matériaux à grand gap. L’axe principal concerne les cellules tandem III-V/Si. Dans cette optique l’équipe a travaillé dans le cadre de projets pour l’intégration de III-V en couche mince, mais aussi avec une cellule « top » en nanofils III-V. Une partie de l’étude consiste en la création de jonction tunnel efficace en Si. (Collaboration INL-équipe H&N et INL-nanophotonique)
  • Cellules pérovskites : le groupe PV s’est investi dans les cellules à base de matériaux pérovskites hybrides et réalise ses propres cellules, en insistant sur la structuration optique de la couche mince de pérovskite (collaboration INL- nanophotonique), pour l’adaptation du transfert optique avec la cellule en Si bottom dans le cadre d’une structure tandem (voir aussi le groupe projet Pérovskites Hybrides)
  • Analyse thermo-électrique des cellules PV : Étude de l’impact des conditions thermiques et, plus généralement, des conditions réelles de fonctionnement des cellules PV sur leur rendement. L’étude de la partie thermique passe par le développement d’un modèle multiphysique du comportement thermo-électrique de la cellule, couplée à une caractérisation I(V) en conditions imposées. L’objectif est de pouvoir influencer la structure même de la cellule dès la conception, afin d’optimiser son design en fonction de son environnement de fonctionnement.

 

Le groupe dispose d’équipements particuliers dédiés à la réalisation et à la caractérisation de cellules PV en silicium.

Projets récents ou en cours

  • ANR NATHISOL 2012-2016 : Nanophotonics for Thin films crystalline silicon Solar Cells – Partenaires : INL (coord.), LPICM, LPN.
  • ANR MENHIRS 2011-2015 : Intégration monolithique de cellules solaires III-V à haut rendement sur substrats de silicium – Partenaires : Foton (coord.), INL, IRDEP, CEMES.
  • ANR NOVAGAINS 2013-2016: NOVel photovoltaic tAndem cells based on Gallium Indium Nitride on zinc oxide on Silicon – Partenaires: LGEP (coord.), INL, Georgia Tech, iCube.
  • ANR HETONAN 2015-2019: High efficiency tandem solar cells based on III-V nanowires on silicon – Partenaires : INL (coord.), C2N, IMEP-LAHC, SILSEF.
  • ANR OXYGENE 2017-2020 : OXYdes fonctionnalisés pour jonctions ultra-minces et contacts tunnel: vers une nouvelle GENEration de cellules photovoltaïques en silicium cristallin – Partenariat : CEA-INES (coord.), INL, GeePs , LMGP, IMEP-LAHC, IBS.
  • ANR THESIS 2018-2022 : Tandem à trois terminaux à HEtérojonction sur cellule solaire SIlicium à contacts interdigitéS en face arrière – Partenaires : GeePs (coord.), INL, CEA-INES, EDF-IRDEP.

Publications récentes

Membres du groupe

  • Coordinateur : Mohamed Amara
  • Permanents : Mustapha Lemiti, Erwann Fourmond, Alain Fave, Fabien Mandorlo, Danièle Blanc-Pelissier, Céline Chevalier, Benjamin Fornaciarri
  • PhD & Post-Doc: Xiao Li, Nelly Moulin, Florian Berry, Valentin Giglia, Alestair Wilson ; Seif El-Whibi
INL CNRS
Cellules photovoltaïques en Silicium su substrat 4 pouces, élaborées sur la plateforme PV du laboratoire INL.