CELLULES PHOTOVOLTAÏQUE D AUJOURD HUI ET DU FUTUR, ÉVOLUTION DU MARCHÉ MONDIAL Arouna DARGA Maitre de conférence Université Pierre et Marie Curie (UPMC) Jean-Paul KLEIDER Directeur de Recherche au CNRS 1
Plan Évolution du marché mondial du photovoltaïque Les technologies de cellules photovoltaïques Conclusion 2
Évolution du marché mondial : Puissance installée Source : IHS 2015 3
Évolution du marché mondial : Puissance installée 2014 : + 19% comparé à 2013 Source : IHS : IHS 2015 2015 4
Évolution du marché mondial : évolution de la production mondiale de PV Source : IHS 2015 5
Évolution du marché mondial : Taux d utilisation de de la production Source : IHS 2015 6
Évolution du marché mondial : PV une source d énergie compétitive Réduction des coûts et des risques Significant costs reduction Solar: a competitive source of energy 2,8 Utility-scale system prices evolution ($/W) Energy Source Unsubsidized LCOE 2014 2,6 2,6 PV Utility scale 2,4 Solar PV residential 2,2 Concentrated Solar Bioenergy 2,0 Geothermal 1,8 Large hydro 1,6 1,5 Onshore wind 1,4 Offshore wind 7 1,2 1,0 2011 2012 2013 2014 2015 2016 2017 2018 (1) Based on lowest publicly announced bids in recent solar market tender offers Source: IHS Merci à M. Thierry LEPERCQ (Président de Solaire Direct) 1,1 New coal New gas CCGT 0 50 100 150 200 250 300 350 400 450 US$/MWh Competitive solar ($60 - $90) Based on latest tender offers (1) Source: IEA, 2014 (Panama, Dubai, India, Brazil, USA)
Les technologies de cellules PV : Cellule Becquerel Effet photovoltaïque et première cellule PV M. E Becquerel (Paris, 30-07-1839) 8
Energy (ev) Les technologies de cellules : Diode + source de lumière 1954 Module PV à base de Si cristallin : 6% Chapin, Pearson, and Fuller, Bell Labs. Spectre AM1.5 1000 W/m 2 0.4 0.2 0.0-0.2-0.4-0.6-0.8-1.0-1.2 Distance (µm) Voc 0.1 1 10 100 Ec EFn EFp Ev Forte sensibilité à la température. kbt J sc Voc ln 1 q J0 qv nkbt J D J 0 e 1 J L Les performances sont calculées en supposant que l utilisateur utilise la bonne charge! P P m sc oc in J V FF P in FF JV m J V sc m oc 9
Cellules photovoltaïques : Filières technologiques Si ribbon mono- Si multi- Si a-si c-si pc-si CdTe CIGS Dye- and organic PV III-V Silicon wafer materials mono-si 1954 Thin-film materials CuS/CdS III-V thinfilms on Wafers multijunctions Thanks to Armin Aberlé, SERIS
Cellules photovoltaïques : évolution des meilleures performances 11
Cellules photovoltaïques : évolution des meilleures performances : les faits marquants Filière CdTe passage de la barre de 21% Apparition des pérovskites (Rendement de 20% non stabilisé) 12
Cellules photovoltaïques : les technologies les utilisées aujourd hui: Silicium, Couches minces 13
Cellules photovoltaïques : les technologies les utilisées aujourd hui: Silicium, Couches minces 14
Cellules photovoltaïques : les technologies les utilisées aujourd hui: la filière Silicium cristallin Homojonction 15
Cellules photovoltaïques : les technologies les utilisées aujourd hui: la filière Silicium cristallin Architecture des meilleurs cellules : Homojonction 16
Cellules photovoltaïques : les technologies les utilisées aujourd hui: la filière Silicium cristallin Hétérojonction HIT Cellule commerciale : 21%, Voc = 0.74 V Faible épaisseur de Si Voc intéressant ~ 750 mev faible sensibilité à la température Rapport coût/performance intéressant Brevet SANYO expiré en 2011! 17
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Cellules photovoltaïques : les technologies les utilisées aujourd hui: la filière couches minces Cellule : 20.5 %, Voc = 0.75 V Module : 15.7 % 19
Cellules photovoltaïques : les technologies les utilisées aujourd hui: la filière couches minces Source : Modules photovoltaïques, filières technologiques, Alain Ricaud, Les Techniques de l'ingénieur Cellule : 21%, Voc = 0.87 V Module : 17% 20
Cellules photovoltaïques : les technologies les utilisées aujourd hui 21
Cellules photovoltaïques du futur : multi-jonctions couches minces/silicium cristallin Jonathan P. Mailoa et al. APL 2015 22
Remerciements Daniel LINCOT (Directeur scientifique de l IPVF) Thierry LEPERCQ (Président de Solaire Direct) Ludovic HUDANSKI (Ingénieur R&D, TOTAL) Djicknoun DIOUF (Maitre de conférence, Université Gaston Berger, Sénégal) 23