Rendement d'une cellule photovoltaïquevignette| Meilleurs rendements de différentes technologies de cellules photovoltaïques mesurés en laboratoire depuis 1976. Le rendement d'une cellule photovoltaïque, parfois noté η, est le rapport entre l'énergie électrique générée par effet photovoltaïque d'une part et l'énergie électromagnétique reçue par la cellule photovoltaïque sous forme de rayonnement solaire d'autre part. Avec la latitude et le climat du lieu d'installation, le rendement des cellules solaires d'un dispositif photovoltaïque détermine la production d'énergie électrique annuelle du système.
Cellule photovoltaïque à pérovskiteUne cellule photovoltaïque à pérovskite est un type de cellule photovoltaïque dont la couche active est constituée d'un matériau de formule générale à structure pérovskite dans laquelle A est un cation, généralement de méthylammonium (MA), de formamidinium ou de césium , B est un cation d'étain ou de plomb , et X est un anion halogénure tel que chlorure , bromure ou iodure . Le rendement des cellules photovoltaïques utilisant ces matériaux est en constante augmentation depuis la fin des années 2000.
Cellule photovoltaïqueUne cellule photovoltaïque, ou cellule solaire, est un composant électronique qui, exposé à la lumière, produit de l’électricité grâce à l’effet photovoltaïque. La puissance électrique obtenue est proportionnelle à la puissance lumineuse incidente et elle dépend du rendement de la cellule. Celle-ci délivre une tension continue et un courant la traverse dès qu'elle est connectée à une charge électrique (en général un onduleur, parfois une simple batterie électrique).
Film photovoltaïqueUn film photovoltaïque ou cellule solaire en couche mince ou encore couche mince photovoltaïque est une technologie de cellules photovoltaïques de deuxième génération, consistant à l'incorporation d'une ou plusieurs couches minces (ou TF pour ) de matériau photovoltaïque sur un substrat, tel que du verre, du plastique ou du métal. Les couches minces photovoltaïques commercialisées actuellement utilisent plusieurs matières, notamment le tellurure de cadmium (de formule CdTe), le diséléniure de cuivre-indium-gallium (CIGS) et le silicium amorphe (a-Si, TF-Si).
Pérovskite (structure)La pérovskite, du nom du minéralogiste russe L. A. Perovski, est une structure cristalline commune à de nombreux oxydes. Ce nom a d'abord désigné le titanate de calcium de formule CaTiO, avant d'être étendu à l'ensemble des oxydes de formule générale ABO présentant la même structure. Les pérovskites présentent un grand intérêt en raison de la très grande variété de propriétés que présentent ces matériaux selon le choix des éléments A et B : ferroélasticité (par exemple ), ferroélectricité (par exemple ), antiferroélectricité (par exemple PbZrO), ferromagnétisme (par exemple YTiO), antiferromagnétisme (LaTiO) La structure pérovskite de plus haute symétrie est une structure de symétrie cubique.
Timeline of solar cellsIn the 19th century, it was observed that the sunlight striking certain materials generates detectable electric current – the photoelectric effect. This discovery laid the foundation for solar cells. Solar cells have gone on to be used in many applications. They have historically been used in situations where electrical power from the grid was unavailable. As the invention was brought out it made solar cells as a prominent utilization for power generation for satellites.
Dépôt physique par phase vapeurvignette|Montage expérimental d’une évaporation par dépôt chimique vapeur Le dépôt physique en phase vapeur (ou PVD pour l'anglais physical vapor deposition) est un ensemble de méthodes de dépôt sous vide de films minces : Évaporation directe : Évaporation sous vide (ou évaporation) Évaporation par faisceau d'électron en phase vapeur (angl. electron beam evaporation) Pulvérisation cathodique (sputtering) : les particules de métal sont séparées de leur substrat par bombardement ionique.
Dépôt sous videvignette|Chambre à vide de l'Observatoire du Mont Mégantic utilisée pour la re-aluminisation des miroirs de télescopes. Le dépôt sous vide est une technique de fabrication de couche mince : on cherche à déposer une couche de métal (la plupart du temps) sur une lame de substrat solide (verre ou silicium par exemple). On y utilise le principe physique qui veut que, à très basse pression, les molécules (généralement monoatomiques) de vapeur d'un métal se déplacent avec très peu de risque de collision avec d'autres molécules : le gaz métallique se trouve projeté sur le substrat sans être freiné par les phénomènes de diffusion, et sans risque d'oxydation.
PérovskiteLa pérovskite désigne originellement un minéral du titanate de calcium de formule . On appelle plus généralement pérovskites les minéraux de même structure, dont un polymorphe de considéré comme le minéral le plus abondant du manteau terrestre. Dans la croûte, les pérovskites sont des minéraux accessoires communément trouvés dans les carbonatites et l'un des hôtes majeurs pour les terres rares et le niobium. Cette espèce minérale a été décrite en 1839 par le minéralogiste allemand Gustav Rose, à partir d'échantillons provenant de l'Oural.
Dépôt chimique en phase vapeur assisté par plasmathumb|Équipement de PECVD. Le dépôt chimique en phase vapeur assisté par plasma (ou PECVD, pour Plasma-Enhanced Chemical Vapor Deposition en anglais) est un procédé utilisé pour déposer des couches minces sur un substrat à partir d'un état gazeux (vapeur). Des réactions chimiques se déroulent au cours du processus après la formation d'un plasma à partir des gaz du réacteur. Le plasma est généralement créé à partir de ce gaz par une décharge électrique pouvant être générée à partir de sources radio-fréquences (13,56 MHz), micro-ondes (2,45 GHz) ou par une décharge électrique continue entre deux électrodes.
Évaporation sous videLévaporation sous vide est une technique de dépôt de couche mince (généralement métallique), utilisée notamment dans la fabrication micro-électronique. Le matériau à déposer est évaporé sous vide dans une enceinte hermétique, le vide permettant aux particules d'atteindre directement le support où elles se recondensent à l'état solide. L'évaporation sous vide repose sur deux processus élémentaires : l'évaporation d'une source chauffée et la condensation à l’état solide de la matière évaporée sur le substrat.
Dépôt chimique en phase vapeurvignette|Schéma d'un CVD Le dépôt chimique en phase vapeur (ou CVD pour l'anglais chemical vapor deposition) est une méthode de dépôt sous vide de films minces, à partir de précurseurs gazeux. La CVD est un procédé utilisé pour produire des matériaux solides de haute performance, et de grande pureté. Ce procédé est souvent utilisé dans l'industrie du semi-conducteur pour produire des couches minces. Dans un procédé CVD typique, le substrat est exposé à un ou plusieurs précurseurs en phase gazeuse, qui réagissent et/ou se décomposent à la surface du substrat pour générer le dépôt désiré.
Efficacité énergétique (thermodynamique)En physique et ingénierie mécanique, l'efficacité énergétique (ou efficacité thermodynamique) est un nombre sans dimension, qui est le rapport entre ce qui peut être récupéré utilement de la machine sur ce qui a été dépensé pour la faire fonctionner. Aux États-Unis, pour les appareils et équipements résidentiels, elle est déterminée par le facteur énergétique (energy factor). Cette notion est souvent confondue avec une définition du rendement thermodynamique, pour des systèmes dont l'efficacité énergétique théorique maximale est inférieure à un, comme les moteurs dithermes ou les moteurs électriques.
Couche minceUne couche mince () est un revêtement dont l’épaisseur peut varier de quelques couches atomiques à une dizaine de micromètres. Ces revêtements modifient les propriétés du substrat sur lesquels ils sont déposés. Ils sont principalement utilisés : dans la fabrication de composants électroniques telles des cellules photovoltaïques en raison de leurs propriétés isolantes ou conductrices ; pour la protection d'objets afin d'améliorer les propriétés mécaniques, de résistance à l’usure, à la corrosion ou en servant de barrière thermique.
Ablation laser pulséL'ablation laser pulsé (en anglais Pulsed Laser Deposition ou PLD) est une méthode de dépôt en couches minces utilisant un laser de très forte puissance. Elle permet de facilement produire divers alliages binaires. Expérimentée pour la première fois en 1965, par H.M. Smith et A.F. Turner, la découverte de l'ablation laser pulsé fait suite aux récentes avancées concernant l'étude et la compréhension des phénomènes d'interactions entre les lasers et les surfaces solides.
Nanocrystal solar cellNanocrystal solar cells are solar cells based on a substrate with a coating of nanocrystals. The nanocrystals are typically based on silicon, CdTe or CIGS and the substrates are generally silicon or various organic conductors. Quantum dot solar cells are a variant of this approach which take advantage of quantum mechanical effects to extract further performance. Dye-sensitized solar cells are another related approach, but in this case the nano-structuring is a part of the substrate.
Rendement (physique)En physique, le rendement est défini comme une grandeur sans dimension qui caractérise l'efficacité d'une transformation, physique ou chimique. En physique, la grandeur caractérise généralement la conversion d'une forme d'énergie en une autre. Pour un système réalisant une conversion d'énergie (transformateur, moteur, pompe à chaleur), le rendement est défini par certains auteurs comme étant le rapport entre l'énergie recueillie en sortie et l'énergie fournie en entrée, qui confond alors les termes d'efficacité thermodynamique et de rendement thermodynamique.
Electron beam physical vapor depositionvignette|Evaporateur métallique « E-gun » utilisé au centre de recherche « Thales Research & Technology » du milieu des années 80 jusqu’en 2004 pour l’évaporation des sandwichs métalliques de contact ohmique et de grille. L’évaporation par faisceau d’électrons (aussi évaporation par faisceau électronique ; en anglais : Electron-beam physical vapor deposition / EBPVD, aussi simplement electron-beam evaporation) est une forme de dépôt physique en phase gazeuse, plus spécifiquement d’évaporation sous vide, dans laquelle une anode cible sous vide poussé est bombardée par un faisceau d’électrons émis par un canon à électrons.
Efficacité quantiqueL'efficacité quantique QE (Quantum Efficiency en anglais) est le rapport entre le nombre de charges électroniques collectées et le nombre de photons incidents sur une surface photoréactive. Ce paramètre permet de caractériser un composant photosensible, comme un film photographique, une cellule photovoltaïque ou un capteur CCD, en termes de sensibilité électrique à la lumière. L'efficacité quantique est parfois appelée aussi IPCE (Incident-Photon-to-electron Conversion Efficiency).
