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) 21 43 35 11. Sites web : http://www.udts.dz/ *Email : 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.
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»
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
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
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
Perspective** de la Filière DPV (Division CMP) ** : 2008-2009 2008 - 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 2009 - 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