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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
32
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
34
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
35
Merci pour votre Aimable Attention