1 Étude en simulation des effets des paramètres macroscopiques sur le fonctionnement d'une...

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Étude en simulation des effets des paramètres macroscopiques sur le

fonctionnement d'une photopile bifaciale au silicium

Thèse de Doctorat Troisième cycle de Physique présentée par Mr NZONZOLO

Maître es Science

2

Étude en simulation de la photopile

- Caractéristiques courant-tension de la photopile

Effet de la résistance de charge sur la vitesse de Recombinaison a la jonction

- Effet de la résistance shunt

- Effet de la résistance série

- Effet du niveau d'éclairement

- Modélisation de la la photopile

Éclairement par la face avant

Éclairement par la face arrière

Éclairement Simultané

3

- Densité de courant

- Phototension

- Vitesse de recombinaison et Résistance de charge

- Caractéristiques courant - tension

- Effet de la résistance shunt et série sur la vitesse de recombinaison

Détermination de la longueur de diffusion et de la

vitesse de recombinaison intrinsèque à la jonction

Conclusion et Perspectives

4

Modèles Électriques et ModélisationsModèle Électrique de la photopile

Schéma1

Modèle de simulation sous Matlab/Simulink

Schéma2

5

Modèle de simulation de la diode

)1VVdexp(IsId

T Équation 1

Schéma 3

Modèle de simulation d’un Condensateur

Schéma 4

Modèle de simulation d’une Résistance

Schéma 5

6

Modèle de simulation de la photopile sous Simulink

Schéma 6

Schéma 2

7

Caractéristiques courant-tension de la photopile

Figure 1

8

Effets de la résistance Shunt et la résistance série

Effet de la résistance Shunt

Figure 2

Effet de la résistance Série

Figure 3

9

Effet de la résistance shunt et Série sur la puissance de la photopile

Figure 4 Figure 5

10

Effet du niveau d’éclairement

Figure 6

11

Effet de la résistance de charge sur la vitesse de Recombinaison à la jonction

Dxgxnxn

Lx)()()(

22

2

Équation de continuité : Équation 2

Densité de photocourant :0

)(..

xxxn

DqJ

Équation 3

Phototension : 1)0(ln2

NiNbVV T

Équation 4

12

Densité de courant

Figure 8

Éclairement par la face avantÉclairement par la face avant

Figure 7

13

Densité de courant

Figure 9

Éclairement simultané

14

Phototension

Figure 10

Éclairement par la face avant

Figure 11

Éclairement par la face arrière

15

Phototension

Figure 12

Éclairement simultané

16

Résistance de charge et vitesse de recombinaison à la jonction

VIdIphRshRsRshVRch

)()(

Équation 5

Figure 13

Éclairement par la face avant

Figure 14

Éclairement par la face arrière

17

Vitesse de recombinaison à la jonction

Figure 15

Éclairement simultané

18

Phototension en fonction de la résistance de charge

Éclairement par la face avant

Figure 16

Éclairement par la face arrière

Figure 17

19

Phototension en fonction de la résistance de charge

Figure 18

Éclairement simultané

20

Photcourant en fonction de la résistance de charge

Éclairement par la face avant

Figure 19

Éclairement par la face arrière

Figure 20

21

Photcourant en fonction de la résistance de charge

Clairement simultané

Figure 21

22

Caractéristiques Courant – Tension

Éclairement par la face avant

Figure 22

Éclairement par la face arrière

Figure 23

23

Caractéristiques Courant – Tension

Éclairement simultané

Figure 24

24

Vitesse de recombinaison et Résistance de chargeÉclairement par la face avant

Figure 25 Rch=30Ω Sj=106 cm/s

Rch=100Ω Sj=1500cm/s

25

Vitesse de recombinaison et Résistance de charge

Rch=500Ω Sj=1.479x104 cm/s

Rch=800Ω Sj=3.235x103 cm/s

Figure 26

Éclairement par la face arrière

26

Vitesse de recombinaison et Résistance de charge

Éclairement simultané

Figure 27Rch=50Ω Sj=2.95x103 cm/s

Rch=150 Ω Sj=676 cm/s

27

Effet de la résistance shunt sur la vitesse de recombinaison à la jonction

Figure 28

Éclairement par la face avant

Figure 29

Éclairement par la face arrière

28

Effet de la résistance shunt sur la vitesse de recombinaison à la jonction

Éclairement simultané

Figure 30

29

Effet de la résistance série sur la vitesse de recombinaison à la jonction

Éclairement par la face avant

Figure 31

Éclairement par la face arrière

Figure 32

30

Effet de la résistance série sur la vitesse de recombinaison à la jonction

31

Détermination de la longueur de diffusion et de la vitesse de recombinaison intrinsèque à la jonction

Saisie des Valeurs Expérimentales

Calcul de l’écart entre courant expérimental et courant théorique

NonAffiche longueur d’onde

Oui Une autre longueur d’onde ?

Si Écart (i+1)< Écart(i), Écart =Écart(i+1)

Calculs du courant correspondant à la longueur d’onde

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Résultats

Tableau 1

Détermination de la longueur de diffusion et de la vitesse de recombinaison intrinsèque

33

Caractéristiques expérimentales

Figure 34

PV511 niveau d’éclairement n=0.2

Figure 35

PV513 niveau d’éclairement n=0.2

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Conclusion

- Cohérence des résultats

- Liens étroits entre paramètres macroscopiques et microscopiques

- Assimilation de la vitesse de recombinaison à la résistance de charge

Perspectives- Contribution de l’émetteur

- Élaboration d’une théorie permettant de détecter des sites ayant subi des modifications

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Merci pour votre Aimable Attention