Contributions au développement des technologies photovoltaïques émergentes adaptées à la production de l énergie solaire en Algérie.

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1 Contributions au développement des technologies photovoltaïques émergentes adaptées à la production de l énergie solaire en Algérie. Dr FATHI Mohamed*, Maître de Recherche, Directeur de Division CMP, Unité de Développement de la Technologie du Silicium (UDTS). 2, Bvd Frantz Fanon, BP 140, Alger-7merveilles, Alger, Algérie. Tél & Fax. : 213 (0) Sites web : * dr_fathimohamed@yahoo.fr Résumé L épuisement des ressources énergétiques mondiale d origine fossiles accompagnée par les derniers bouleversements climatiques engendrés par l effet de serre conséquent aux émanations de CO dues à l utilisation de ce type de ressources énergétiques (pétrole, gaz, charbon etc.) ont rendu imminent et inévitable l utilisation des énergies propres et renouvelables avec un intéressement particulier à l énergie solaire. Dans ce cadre et ceci depuis prés de deux décennies, l UDTS a entrepris des investigations en recherche et développement dans le domaine des cellules et panneaux photovoltaïques. Tout d abord, sur le silicium monocristallin; puis ces trois dernières années une transition s est opérée vers le silicium multicristallin (Si-mc) qui est plus compétitif en prix et dont la généralisation s est faite dans près de 80% des modules photovoltaïques produits dans le monde. En parallèle à cette transition aux cellules solaires de types conventionnelles sur Si-mc, nous nous intéressons à la recherche de procédés et dispositifs photovoltaïques nouveaux dits «Émergents» qui permettent d améliorer à la fois et les performances (rendement énergétique) et les coûts des cellules photovoltaïques. Tenant compte des facteurs coûts de fabrication et nécessité d une production de masse, nous nous sommes orientés à l UDTS vers la mise au point des technologies solaires à base d Hétérostructures, de cellules de types MIS (Métal / Isolants / Semiconducteur), des cellules à sensibilités bifaciales ou encore aux cellules solaires réalisés par Spray. Ces technologies pourraient répondre à la fois aux besoins spécifiques du marché solaire algérien tout en tenant compte des infrastructures R&D existantes ou possibles dans notre pays. Mots Clef : Énergie Solaire, Cellules Photovoltaïques, Silicium, Photovoltaïque Émergent.

2 Structuration des Activités R&D OBJECTIFS - Développement de technologies photovoltaïques - Réalisation de cellules solaires - Réalisation de Modules Photovoltaïques HISTORIQUE / CONTEXTE - Premières études menées à l UDTS sur le silicium monocristallin Réalisation de cellules et panneaux solaires conventionnelles en silicium monocristallin - Généralisation du silicium multicristallin dans prés de 80% des panneaux solaires et Acquisitions de moyens technologiques lourds à l UDTS (Four HEM, PECVD, SIMS,...) Développement et optimisation de procédés conventionnelles de cellules solaires en silicium multicristallin Développement et Recherche de procédés technologiques selon des filières photovoltaïques innovantes dites «émergentes»

3 Filière des Dispositifs Photovoltaïques Émergents OBJECTIFS FILIERE DPV (Dispositif Photovoltaïques Émergents) -Options technologiques complémentaires pour la réalisation de dispositifs photovoltaïques -Actualisation des procédés et dispositifs utilisées & transition vers des technologies émergeantes - Recherche et Innovation dans le domaine tenant compte des moyens technologiques de l UDT et des propriété intrinsèques du substrat = silicium multicristallin Thématiques des 4 équipes R&D de la Filière DPV - Hétérostructures : Équipe DPV1 - Structures MIS (Métal /Isolant / Semi-conducteur) à application photovoltaïque : Équipe DPV2 - Cellules Solaires Bifaciales : Équipe DPV3 - Spray et Couches antireflet à gradient d indices : Équipe DPV4

4 Projets des équipes R&D de la Filière DPV Intitulé du Projet Code Equipe Date de Mise en œuvre Durée du Projet 1- Élaboration et synthèse d hétérostructures à base de silicium et CIS. 2- Étude de contacts métal / TCO. Réalisation et étude de Structures MIS (IL et n+p) déposées sur un substrat de silicium (mono ou multi cristallin). DPV1 Janvier 2007 DPV2 Janvier 2007 Fabrication de cellules solaires minces bifaciales en silicium multicristallin. 1- Réalisation de dispositifs photovoltaïques par la technique spray. 2- Couches antireflet à gradient d indices. DPV3 Janvier 2007 DPV4 Janvier 2007

5 Résultats* des projets de la Filière DPV * premier semestre 2007 Équipe DPV1 : *Dépôt de couches de contacts TC0 (SnO2, ZnO) réalisé selon la technique Sol-Gel *Procédé novateur de recuit sous ambiance CO des couches SnO2 : 1 Brevet Obtenu *Application de couches TCO sur des cellules solaires en Si-mc et amélioration des performances *Début de travaux en vue de l élaboration de cristaux massif de CIS et étude du dépôt de couches minces CIS par CSVT Équipe DPV2: *Métallisation par évaporation oblique de couches minces d aluminium maîtrisée *Étude des propriétés électriques d une structure prototype de type MIS *Dépôt par la technique Sol-Gel de couches Antireflet en TiO2 sur une cellule prototype MIS et amélioration de la tension en circuit ouvert (Voc) Équipe DPV3: *Optimisation en cours de la métallisation par sérigraphie sur substrat silicium minces 250 micron *Test des prototypes de cellules solaires bifaciales en silicium monocristallin Équipe DPV4: *Étude et modélisation des couches antireflet à gradient d indices * Recherche de sources dopantes en émulsions et faisabilité de couches antireflets à gradient d indice

6 Perspective** de la Filière DPV (Division CMP) ** : Réalisations de dispositifs photovoltaïques en hétérostructures - Implémentations des premières structures type MIS - Passivation et optimisation du substrat des solaires bifaciales -Réalisation de cellules à émetteurs par émulsions Adaptations du PECVD aux couches antireflets à gradient d indice Caractérisation et optimisation des technologies photovoltaïques en hétérostructures - Améliorations des performances des cellules MIS réalisées - Réalisation de séries limitées de prototypes de cellules solaires bifaciales - Développement de dispositifs photovoltaïques avec émetteur spécifique et couche antireflet à gradient d indice