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Cellules solaires pérovskites imprimées et optimisation des couches pérovskites pour les cellules tandems

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Slimani, Moulay Ahmed (2019). Cellules solaires pérovskites imprimées et optimisation des couches pérovskites pour les cellules tandems. Mémoire de maîtrise électronique, Montréal, École de technologie supérieure.

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Résumé

Étant donné le contexte énergétique et environnemental actuel, les recherches dans le domaine photovoltaïque ne cessent de croître. Les cellules photovoltaïques (PV) en silicium dominent le marché mondial. Une des raisons qui limitent l’efficacité des cellules solaire à base de silicium, sont les pertes dues à la thermalisation, les cellules multijonctions représentent une solution pour corriger ces pertes, mais ils sont chers à fabriquer. C’est pourquoi la technique d’impression se distingue par rapport aux autres techniques conventionnelles comme étant une technique de basse température à faible coût, réalisable sur des dispositifs souples et avec une matière première illimitée. L’objectif de ce mémoire est de réaliser en premier lieu une cellule pérovskite par la technique d’impression Slot Die puis l’optimiser pour concevoir une cellule tandem à 4 bornes (4T) silicium/pérovskite. Une étude de simulation a été réalisée par le logiciel SETFOS (Semiconducting Emisive Thin Film Optics Simulation) en vue de comprendre et optimiser l’effet des différents paramètres, influent l’efficacité de la cellule pérovskite telle l’épaisseur, mobilité des porteurs de charges et les bandes d’énergies. Ensuite, une caractérisation de l’absorption des couches par Lambda 750 UV/Vis/NIR et aussi une analyse de diffractions des rayons X (XRD) ont été utilisées pour optimiser la température et le temps de recuit de la pérovskite. La dernière partie de ce travail été consacrée à l’étude de l’effet des différentes couches de la cellule pérovskite sur l’absorption de la cellule de silicium monocristallin, cette étude expérimentale a permis d’optimiser les couches de la cellule pérovskite et d’évaluer la faisabilité de la cellule tandem silicium/pérovskite.

Titre traduit

Printed perovskite solar cells and perovskite layers optimization for tandem cells

Résumé traduit

Based on current energy and environmental context, research in the photovoltaic field is growing very fast. Silicon photovoltaic (PV) cells dominate the world market. One of the reasons limiting the efficiency of silicon-based solar cells are the losses due to thermalization. Multi-junction cells represent a solution to reduce these losses, but they are expensive too. The printing technique, therefore represents a viable alternative for it is a low temperature and a low-cost technique. Moreover, it can be realized on flexible devices and with unlimited raw material. The objectives of this thesis are thus to firstly realize perovskite solar cells using the Slot Die printing technique and then to optimize it to optimize a 4-terminal (4T) tandem silicon/perovskite cell. A simulation study by SETFOS (Semiconducting Emission Thin Film Optics Simulation) was made to understand and optimize the effect of thickness, mobility of charge carriers and bands energy on the efficiency of the perovskite solar cell. Then, a characterization of the absorption coefficient of other layers inside the cells were made using Lambda 750 UV / Vis / NIR and X-ray diffraction technique (XRD) were used to optimize the temperature and the annealing time of the perovskite film. The last part of this work was reserved to the study of the effects of the layers of the perovskite cell on the absorption of the mono-crystalline silicon cell. This experimental study allowed us to optimize the layers of the perovskite solar cell and to evaluate the feasibility of having a perovskite/silicon tandem solar cell.

Type de document: Mémoire ou thèse (Mémoire de maîtrise électronique)
Renseignements supplémentaires: "Mémoire présenté à l'École de technologie supérieure comme exigence partielle à l'obtention de la maîtrise avec mémoire en génie, des énergies renouvelables et efficacité énergétique". Comprend des références bibliographiques (pages 106-112).
Mots-clés libres: photovoltaïque, pérovskite, simulation, longueur de diffusion, mobilités des porteurs de charge, optimisation des couches, Cellule solaire tandem
Directeur de mémoire/thèse:
Directeur de mémoire/thèse
Izquierdo, Ricardo
Programme: Maîtrise en ingénierie > Génie
Date de dépôt: 02 déc. 2019 20:57
Dernière modification: 02 déc. 2019 20:57
URI: http://espace.etsmtl.ca/id/eprint/2415

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