ELE889 - Technologies de l'énergie solaire photovoltaïque

Ce cours vise à s'initier à la conversion photovoltaïque, au fonctionnement des dispositifs semi-conducteurs utilisés dans les cellules solaires et à l'intégration des technologies photovoltaïques au sein de systèmes énergétiques complets.

Au terme de ce cours, la personne étudiante sera en mesure de :

• expliquer les mécanismes de conversion de la lumière en électricité et le transport des charges dans les matériaux semi-conducteurs;
• interpréter les propriétés électroniques des matériaux semi-conducteurs, incluant la bande interdite, la densité détat, le niveau de Fermi et les mécanismes de dopage;
• décrire la conception, la fabrication et le comportement électrique des cellules et modules photovoltaïques de base;
• évaluer les performances des cellules solaires à partir de mesures expérimentales et de méthodes de caractérisation standards;
• simuler le comportement de dispositifs semi-conducteurs utilisés dans les cellules solaires à l aide d'outils numériques appropriés;
• comparer les différentes technologies photovoltaïques (silicium, couches minces, multijonctions) et justifier leurs avantages et limites selon les applications;
• intégrer des modules photovoltaïques à un système solaire résidentiel en tenant compte des composants.

Éléments de contenu : spectre solaire et propriétés de la lumière. Propriétés électroniques des matériaux semi-conducteurs : structure cristalline, bande interdite, densité détat, niveau de Fermi, dopage et mobilité des porteurs. Mécanismes de conversion photovoltaïque et transport des charges. Jonctions p-n : équilibre, zone de charge d espace, comportement hors équilibre. Jonctions métalliques, jonctions ohmiques et barrières Schottky. Cellules photovoltaïques : conception, fabrication, caractérisation électrique et paramètres de performance. Modules et systèmes photovoltaïques résidentiels. Technologies émergentes et multijonctions. Composants des systèmes photovoltaïques : onduleurs, protections, câblage et systèmes de gestion.