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1. Albert, Pierre. Développement de cellules multijonctions submillimétriques pour le photovoltaïque à concentration (micro-CPV) et évaluation de leur robustesse : Development of submillimeter multijunction cells for concentrator photovoltaics (micro-CPV) and assessment of their robustness.

Degree: Docteur es, Electronique, 2020, Bordeaux; Université de Sherbrooke (Québec, Canada)

Les dispositifs photovoltaïques, dominés par les panneaux en silicium, ont su évoluer pour proposer aujourd’hui des coûts d’électricité concurrentiels aux sources fossiles. Parmi les technologies émergentes, le photovoltaïque à concentration (CPV pour Concentrator Photovoltaics) repose sur l’utilisation de systèmes optiques (miroirs ou lentilles) qui concentrent la lumière sur des cellules de faibles dimensions (< cm2) mais très efficaces (> 40%). Malgré les performances élevées des modules CPV, cette technologie n’a pas su s’imposer en raison d’un coût élevé découlant de limitations technologiques (gestion thermique, pertes résistives…). Le micro-CPV promet de répondre à ces limitations en se basant sur l’utilisation de microcellules (< mm2). Cependant, des défis restent à relever : les procédés de fabrication et d’assemblage des microcellules doivent être adaptés, en s’inspirant de la microélectronique notamment, pour permettre de fortes efficacités et un coût restreint. Aussi, la fiabilité de ce nouveau type de dispositifs n’est pas connue. Ce mémoire de thèse a l’ambition de traiter de ces sujets, en se focalisant particulièrement sur les procédés de fabrication critiques.

Photovoltaic systems, dominated by silicon panels, have evolved to propose competitive electricity costs compared to fossil sources. Among emerging technologies, Concentrator Photovoltaics relies on the use of optical systems (mirrors or lenses) that concentrate sunlight onto small (< cm2) solar cells with high efficiency (> 40%). Whereas high efficiency is achievable by CPV modules, this technology has not been widely adopted due to its high cost arising from technological limitations (thermal management, resistive losses…). Micro-CPV promises to tackle these limitations using microcells (< mm2). However, challenges remain ahead: fabrication processes and assembly of microcells must be adapted, by learning from microelectronics for example, to allow high performance at a restrained cost. Moreover, reliability of such novel devices is not known. This thesis deals with these topics, by particularly assessing critical fabrication processes.

Advisors/Committee Members: Bechou, Laurent (thesis director), Aimez, Vincent (thesis director).

Subjects/Keywords: Photovoltaïque à concentration (CPV); Cellules solaires à multijonctions; Microfabrication; Fiabilité; Concentrator photovoltaics (CPV); Multijunction solar cells; Microfabrication; Reliability

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APA (6th Edition):

Albert, P. (2020). Développement de cellules multijonctions submillimétriques pour le photovoltaïque à concentration (micro-CPV) et évaluation de leur robustesse : Development of submillimeter multijunction cells for concentrator photovoltaics (micro-CPV) and assessment of their robustness. (Doctoral Dissertation). Bordeaux; Université de Sherbrooke (Québec, Canada). Retrieved from http://www.theses.fr/2020BORD0209

Chicago Manual of Style (16th Edition):

Albert, Pierre. “Développement de cellules multijonctions submillimétriques pour le photovoltaïque à concentration (micro-CPV) et évaluation de leur robustesse : Development of submillimeter multijunction cells for concentrator photovoltaics (micro-CPV) and assessment of their robustness.” 2020. Doctoral Dissertation, Bordeaux; Université de Sherbrooke (Québec, Canada). Accessed February 28, 2021. http://www.theses.fr/2020BORD0209.

MLA Handbook (7th Edition):

Albert, Pierre. “Développement de cellules multijonctions submillimétriques pour le photovoltaïque à concentration (micro-CPV) et évaluation de leur robustesse : Development of submillimeter multijunction cells for concentrator photovoltaics (micro-CPV) and assessment of their robustness.” 2020. Web. 28 Feb 2021.

Vancouver:

Albert P. Développement de cellules multijonctions submillimétriques pour le photovoltaïque à concentration (micro-CPV) et évaluation de leur robustesse : Development of submillimeter multijunction cells for concentrator photovoltaics (micro-CPV) and assessment of their robustness. [Internet] [Doctoral dissertation]. Bordeaux; Université de Sherbrooke (Québec, Canada); 2020. [cited 2021 Feb 28]. Available from: http://www.theses.fr/2020BORD0209.

Council of Science Editors:

Albert P. Développement de cellules multijonctions submillimétriques pour le photovoltaïque à concentration (micro-CPV) et évaluation de leur robustesse : Development of submillimeter multijunction cells for concentrator photovoltaics (micro-CPV) and assessment of their robustness. [Doctoral Dissertation]. Bordeaux; Université de Sherbrooke (Québec, Canada); 2020. Available from: http://www.theses.fr/2020BORD0209


Université de Sherbrooke

2. Albert, Pierre. Développement de cellules multijonctions submillimétriques pour le photovoltaïque à concentration (micro-CPV) et évaluation de leur robustesse: Development of submillimeter multijunction cells for Concentrator Photovoltaics (micro-CPV) and assessment of their robustness.

Degree: 2021, Université de Sherbrooke

Abstract : Photovoltaic systems, dominated by silicon panels, have evolved to propose competitive electricity costs compared to fossil sources. Among emerging technologies, Concentrator Photovoltaics relies on the use of optical systems (mirrors or lenses) that concentrate sunlight onto small (< cm2) solar cells with high efficiency (> 40%). Whereas high efficiency is achievable by CPV modules, this technology has not been widely adopted due to its high cost arising from technological limitations (thermal management, resistive losses…). Micro-CPV promises to tackle these limitations using microcells (< mm2). However, challenges remain ahead: fabrication processes and assembly of microcells must be adapted, by learning from microelectronics for example, to allow high performance at a restrained cost. Moreover, reliability of such novel devices is not known. This thesis deals with these topics, by particularly assessing critical fabrication processes. Advisors/Committee Members: Aimez, Vincent (advisor), Béchou, Laurent (advisor).

Subjects/Keywords: Photovoltaïque à concentration (CPV); Microfabrication; Cellules solaires à multijonctions; Fiabilité; Concentrator photovoltaics (CPV); Multijunction solar cells; Reliability

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APA (6th Edition):

Albert, P. (2021). Développement de cellules multijonctions submillimétriques pour le photovoltaïque à concentration (micro-CPV) et évaluation de leur robustesse: Development of submillimeter multijunction cells for Concentrator Photovoltaics (micro-CPV) and assessment of their robustness. (Doctoral Dissertation). Université de Sherbrooke. Retrieved from http://hdl.handle.net/11143/17869

Chicago Manual of Style (16th Edition):

Albert, Pierre. “Développement de cellules multijonctions submillimétriques pour le photovoltaïque à concentration (micro-CPV) et évaluation de leur robustesse: Development of submillimeter multijunction cells for Concentrator Photovoltaics (micro-CPV) and assessment of their robustness.” 2021. Doctoral Dissertation, Université de Sherbrooke. Accessed February 28, 2021. http://hdl.handle.net/11143/17869.

MLA Handbook (7th Edition):

Albert, Pierre. “Développement de cellules multijonctions submillimétriques pour le photovoltaïque à concentration (micro-CPV) et évaluation de leur robustesse: Development of submillimeter multijunction cells for Concentrator Photovoltaics (micro-CPV) and assessment of their robustness.” 2021. Web. 28 Feb 2021.

Vancouver:

Albert P. Développement de cellules multijonctions submillimétriques pour le photovoltaïque à concentration (micro-CPV) et évaluation de leur robustesse: Development of submillimeter multijunction cells for Concentrator Photovoltaics (micro-CPV) and assessment of their robustness. [Internet] [Doctoral dissertation]. Université de Sherbrooke; 2021. [cited 2021 Feb 28]. Available from: http://hdl.handle.net/11143/17869.

Council of Science Editors:

Albert P. Développement de cellules multijonctions submillimétriques pour le photovoltaïque à concentration (micro-CPV) et évaluation de leur robustesse: Development of submillimeter multijunction cells for Concentrator Photovoltaics (micro-CPV) and assessment of their robustness. [Doctoral Dissertation]. Université de Sherbrooke; 2021. Available from: http://hdl.handle.net/11143/17869

3. Leon, Cyril. Adaptation des techniques de caractérisation basées sur des mesures de capacité et d’admittance aux cellules solaires multijonctions : expériences et modélisations : Capacitance and admittance based characterization techniques adapted to multijunction solar cells : characterization and modeling.

Degree: Docteur es, Génie électrique, 2020, université Paris-Saclay

La limite de rendement théorique de Shockley-Queisser pour une cellule solaire à simple jonction (~30%) est particulièrement difficile à atteindre y compris dans la filière la plus répandue, la filière silicium, dont les records de rendement sont aujourd’hui proches de 27%. Les cellules à multijonctions (MJ), basées sur l’association de plusieurs cellules à jonctions PN appelées sous-cellules, font donc l’objet d’un intérêt tout particulier puisqu’elles permettent d’atteindre, et même de dépasser la limite de 30% de rendement. Pour autant, les travaux de caractérisation de cellules MJ sont plus délicats à mettre en œuvre et moins répandus. Dans cette thèse, nous nous intéressons au développement de techniques de caractérisation basées sur des mesures de capacité et d’admittance appliquées aux cellules MJ: capacité-tension (C(V)), spectroscopie d’admittance et spectroscopie des états profonds en régime transitoire (DLTS). Ces techniques, utilisées dans la caractérisation de cellules solaires simples pour déterminer notamment des concentrations de dopants (C(V)) ou la présence de défauts électriquement actifs (spectroscopie d’admittance et DLTS), ont été très peu développées pour des cellules MJ. En effet, dans le cas de cellules MJ monolithiques, le couplage optique et électrique des sous-cellules rend particulièrement délicat la caractérisation de chaque sous-cellule indépendamment. En nous appuyant sur des développements théoriques et numériques, ainsi que sur des validations expérimentales, nous proposons ici une méthode permettant de séparer les contributions capacitives de chaque sous-cellule. Cette méthode est basée sur l’ajout d’éclairements spécifiques de sorte que la jonction que l’on souhaite caractériser soit en conditions d’obscurité tandis que les autres sous-cellules absorbent la lumière. A partir de résultats expérimentaux et de modélisation obtenus pour des cellules tandem III-V/Si, nous analysons en détail ces techniques : propriétés physiques de chaque sous-cellule qu’il est possible de déterminer (concentration de dopants, défauts électriquement actifs), influence de différents paramètres expérimentaux (tension de polarisation DC, fréquence du signal AC, température, intensité du flux lumineux, etc..), limites et difficultés de chacune des techniques. L’application de ces techniques à d’autres types de cellules tandem, en particulier des cellules perovskite/silicium, et à des cellules MJ avec plus de 2 sous-cellules, fait partie des nombreuses perspectives qu’offre ce travail de thèse.

The theoretical Shockley-Queisser radiative efficiency limit for single solar cells is around 30% and even silicon solar cells, which dominate the PV market, are very close to their performance limit with a record efficiency around 27%. The multi-junction (MJ) architecture is a strategy to reach or go over the 30% efficiency by combining semiconductor absorbers with appropriate bandgaps. However, the characterization of MJ solar cells can be much more complex than single junction cells. Indeed, for the two-terminal…

Advisors/Committee Members: Gueunier-Farret, Marie-Estelle (thesis director).

Subjects/Keywords: Cellules solaires tandem; Cellules solaires multijonctions; Caractérisation électrique; Modélisation; Spectroscopie d'admittance; DLTS; Capacité; Tandem solar cells; Multijunction solar cells; Electrical characterization; Modeling; Admittance Spectroscopy; DLTS; Capacitance

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APA (6th Edition):

Leon, C. (2020). Adaptation des techniques de caractérisation basées sur des mesures de capacité et d’admittance aux cellules solaires multijonctions : expériences et modélisations : Capacitance and admittance based characterization techniques adapted to multijunction solar cells : characterization and modeling. (Doctoral Dissertation). université Paris-Saclay. Retrieved from http://www.theses.fr/2020UPAST038

Chicago Manual of Style (16th Edition):

Leon, Cyril. “Adaptation des techniques de caractérisation basées sur des mesures de capacité et d’admittance aux cellules solaires multijonctions : expériences et modélisations : Capacitance and admittance based characterization techniques adapted to multijunction solar cells : characterization and modeling.” 2020. Doctoral Dissertation, université Paris-Saclay. Accessed February 28, 2021. http://www.theses.fr/2020UPAST038.

MLA Handbook (7th Edition):

Leon, Cyril. “Adaptation des techniques de caractérisation basées sur des mesures de capacité et d’admittance aux cellules solaires multijonctions : expériences et modélisations : Capacitance and admittance based characterization techniques adapted to multijunction solar cells : characterization and modeling.” 2020. Web. 28 Feb 2021.

Vancouver:

Leon C. Adaptation des techniques de caractérisation basées sur des mesures de capacité et d’admittance aux cellules solaires multijonctions : expériences et modélisations : Capacitance and admittance based characterization techniques adapted to multijunction solar cells : characterization and modeling. [Internet] [Doctoral dissertation]. université Paris-Saclay; 2020. [cited 2021 Feb 28]. Available from: http://www.theses.fr/2020UPAST038.

Council of Science Editors:

Leon C. Adaptation des techniques de caractérisation basées sur des mesures de capacité et d’admittance aux cellules solaires multijonctions : expériences et modélisations : Capacitance and admittance based characterization techniques adapted to multijunction solar cells : characterization and modeling. [Doctoral Dissertation]. université Paris-Saclay; 2020. Available from: http://www.theses.fr/2020UPAST038

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