these nzonzolo - Solmatmodelling

Thèse de Doctorat Troisième cycle de
Physique présentée par Mr NZONZOLO
Maître es Science
Étude en simulation des effets des
paramètres macroscopiques sur le
fonctionnement d'une photopile
bifaciale au silicium
1
Étude en simulation de la photopile
- Modélisation de la la photopile
- Caractéristiques courant-tension de la photopile
- Effet de la résistance shunt
- Effet de la résistance série
- Effet du niveau d'éclairement
Effet de la résistance de charge sur la vitesse de
Recombinaison a la jonction
Éclairement par la face avant
Éclairement par la face arrière
Éclairement Simultané
2
- Densité de courant
- Phototension
- Vitesse de recombinaison et Résistance de charge
- Caractéristiques courant - tension
- Effet de la résistance shunt et série sur la
vitesse de recombinaison
Détermination de la longueur de diffusion et de la
vitesse de recombinaison intrinsèque à la jonction
Conclusion et Perspectives
3
Modèles Électriques et Modélisations
Modèle Électrique de la photopile
Schéma1
Modèle de simulation sous Matlab/Simulink
Schéma2
4
Modèle de simulation de la diode
 
IdIs(exp Vd 1)
VT
Équation 1
Schéma 3
Modèle de simulation d’un Condensateur
Schéma 4
Modèle de simulation d’une Résistance
Schéma 5
5
Modèle de simulation de la photopile sous Simulink
Schéma 2
Schéma 6
6
Caractéristiques courant-tension de la photopile
7
Figure 1
Effets de la résistance Shunt et la résistance série
Effet de la résistance Shunt
Figure 2
Effet de la résistance Série
Figure 3
8
Effet de la résistance shunt et Série sur la puissance
de la photopile
Figure 4
Figure 5
9
Effet du niveau d’éclairement
10
Figure 6
Effet de la résistance de charge sur la vitesse de
Recombinaison à la jonction
n(x) n(x)
g(x)




Équation de continuité :
D
x
L
2
2
2
n(x)
Densité de photocourant : J  q.D.
x
Phototension :

Équation 2
Équation 3
x 0

V VT ln Nb (0)1
Ni2
Équation 4
11
Densité de courant
Éclairement par la face avant
Figure 7
Éclairement par la face avant
Figure 8
12
Densité de courant
Éclairement simultané
Figure 9
13
Phototension
Éclairement par la face avant
Figure 10
Éclairement par la face arrière
Figure 11
14
Phototension
Éclairement simultané
Figure 12
15
Résistance de charge et vitesse de recombinaison à la jonction
V(Rsh  Rs )
Rch 
Rsh (Iph Id)V
Éclairement par la face avant
Figure 13
Équation 5
Éclairement par la face arrière
Figure 14
16
Vitesse de recombinaison à la jonction
Éclairement simultané
Figure 15
17
Phototension en fonction de la résistance de charge
Éclairement par la face avant
Éclairement par la face arrière
Figure 16
Figure 17
18
Phototension en fonction de la résistance de charge
Éclairement simultané
Figure 18
19
Photcourant en fonction de la résistance de charge
Éclairement par la face avant
Figure 19
Éclairement par la face arrière
Figure 20
20
Photcourant en fonction de la résistance de charge
Clairement simultané
Figure 21
21
Caractéristiques Courant – Tension
Éclairement par la face avant
Figure 22
Éclairement par la face arrière
Figure 23
22
Caractéristiques Courant – Tension
Éclairement simultané
Figure 24
23
Vitesse de recombinaison et Résistance de charge
Éclairement par la face avant
Rch=30Ω
Sj=106 cm/s
Figure 25
Rch=100Ω
Sj=1500cm/s
24
Vitesse de recombinaison et Résistance de charge
Éclairement par la face arrière
Rch=500Ω
Sj=1.479x104 cm/s
Figure 26
Rch=800Ω
Sj=3.235x103 cm/s
25
Vitesse de recombinaison et Résistance de charge
Éclairement simultané
Rch=50Ω
Sj=2.95x103 cm/s
Figure 27
Rch=150 Ω
Sj=676 cm/s
26
Effet de la résistance shunt sur la vitesse de
recombinaison à la jonction
Éclairement par la face avant Éclairement par la face arrière
Figure 28
Figure 29
27
Effet de la résistance shunt sur la vitesse
de recombinaison à la jonction
Éclairement simultané
Figure 30
28
Effet de la résistance série sur la vitesse
de recombinaison à la jonction
Éclairement par la face avant
Figure 31
Éclairement par la face arrière
Figure 32
29
Effet de la résistance série sur la vitesse
de recombinaison à la jonction
30
Détermination de la longueur de diffusion et de la
vitesse de recombinaison intrinsèque à la jonction
Saisie des Valeurs
Expérimentales
Calculs du courant
correspondant à la
longueur d’onde
Calcul de l’écart entre
courant expérimental
et courant théorique
Si Écart (i+1)< Écart(i),
Écart =Écart(i+1)
Oui
Une autre longueur
d’onde ?
Affiche longueur
d’onde
Non
31
Résultats
Détermination de la longueur de diffusion et de la
vitesse de recombinaison intrinsèque
Tableau 1
32
Caractéristiques expérimentales
PV511 niveau d’éclairement n=0.2
Figure 34
PV513 niveau d’éclairement n=0.2
Figure 35
33
Conclusion
- Cohérence des résultats
- Liens étroits entre paramètres macroscopiques et
microscopiques
- Assimilation de la vitesse de recombinaison
à la résistance de charge
Perspectives
- Contribution de l’émetteur
- Élaboration d’une théorie permettant de détecter des sites
ayant subi des modifications
34
Merci pour votre Aimable
Attention
35