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Dissertations / Theses on the topic 'Solaire photovoltaïque'
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Fouda, Efa. "Evaluation de la production électro-solaire photovoltaique domestique et villageoise au Cameroun." Aix-Marseille 3, 1985. http://www.theses.fr/1985AIX30019.
Full textAbstract:
Après une description succincte de la situation énergétique du Cameroun, il ressort que les besoins énergétiques de certains sites isolés pourraient être satisfaits à partir de l'énergie solaire. On propose une méthode d'évaluation du gisement solaire d'un site pour lequel on ne dispose pas d'une longue série de mesures de rayonnement solaire (cas du Cameroun). On donne quelques recommandations pour le choix des équipements des systèmes photovoltai͏̈ques. L'évaluation de la production électrosolaire photovoltai͏̈que pour deux sites représentatifs du climat Camerounais est effectuée et on propose une méthode originale de présentation des résultats de dimensionnement. On étudie ensuite les possibilités de la mise en place optimum d'un générateur électro-solaire villageois.
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Yêhouénou, Kohomlan Gabriel Modeste. "Transition énergétique au Bénin : quel apport du solaire photovoltaïque ?" Thesis, Strasbourg, 2020. http://www.theses.fr/2020STRAG014.
Full textAbstract:
Le Bénin, par sa position géographique, bénéficie d’un bon ensoleillement d’une moyenne de 1900 kWh/m² sur l’ensemble de son territoire. Selon les données de la banque mondiale, seulement 41,40% de la population béninoise a accès à l’électricité en 2016, une énergie électrique distribuée de façon inégale sur le territoire. Notre étude, dans un contexte international de réduction de l’emprunte carbone dans nos usages et de promotion des énergies renouvelables, a consisté à questionner l’apport de l’énergie solaire photovoltaïque dans la facilitation de l’accès de la population à l’électricité. Cette thèse a montré les bénéfices de la territorialisation de la ressource solaire au niveau des communes et son association avec des mesures incitatives venant de l’Etat central. Elle a aussi discuté du modèle de diffusion de Rogers pour une vulgarisation efficiente de la technologie solaire photovoltaïque auprès de la population béninoiseBenin, by its geographical position, enjoys good sunshine with an average of 1900 kWh / m² throughout its territory. According to data from the World Bank, only 41.40% of the Beninese population had access to electricity in 2016, electrical energy distributed unevenly whether in rural or urban areas. Our study aimed, in an international context of reducing of the carbon footprint in our uses and promotion of renewable energies, to reflect on a Beninese model of facilitating the access of populations to electricity by exploiting the potential of solar energy. This thesis showed the benefits of the territorialization of the solar resource at the level of the municipalities and its association with incentives from the central state. She also discussed Rogers' diffusion model for more efficient popularization of photovoltaic solar technology among the Beninese population
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Camara, Mohamed Ansoumane. "Modélisation du stockage de l’énergie photovoltaïque par supercondensateurs." Thesis, Paris Est, 2011. http://www.theses.fr/2011PEST1071/document.
Full textAbstract:
Le stockage par supercondensateurs de l'énergie photovoltaïque est modélisé afin de disposer d'un modèle suffisamment fin et accessible permettant de les intégrer dans des chaînes de conversion de l'énergie solaire. Les supercondensateurs sont modélisés par un circuit multibranche comportant des résistances et capacités variables suivant la tension, dont les valeurs sont déterminées par une expérience de caractérisation ayant une bonne précision. Par ailleurs, tous les éléments d'une chaîne typique de conversion de l'énergie photovoltaïque sont modélisés avec le logiciel Matlab/Simulink (gisement solaire, conversion photovoltaïque des panneaux, régulateur, batterie et charges). Le modèle de stockage de l'énergie photovoltaïque par supercondensateurs est ensuite validé par la bonne concordance des mesures relevées en conditions réelles avec les résultats donnés par les simulations. Enfin, deux exemples d'exploitation du modèle sont proposés et discutés : la détermination du temps de charge des supercondensateurs suivant l'éclairement solaire et la température ambiante, et l'intégration des supercondensateurs dans la chaîne d'alimentation électrique d'un moteur à courant continu permettant de réduire les sollicitations électriques sur la batterie lors de l'appel de puissance nécessaire au démarrage du moteurThe storage by ultracapacitors of photovoltaic energy is modeled in order to have an accurate and accessible model to integrate ultracapacitors into solar energy conversion systems. Ultracapacitors are modeled by a multibranch circuit representation composed of resistors and capacitors with variable voltage whose values are determined by an accurate characterization experiment. Moreover, all the elements of a typical photovoltaic energy conversion system are modeled by using the Matlab/Simulink software (solar radiation, photovoltaic panels, batteries and charges). The energy storage model by ultracapacitors is then validated by the good agreement of measured values taken in real conditions with the results provided by simulations. Finally, two examples are proposed and discussed: the determination of the storage duration of ultracapacitors versus solar irradiance and ambient temperature, and the integration of ultracapacitors in the electrical feeding system of a DC motor to reduce the electrical current peak of the battery at the start of the motor
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Dupré, Ludovic. "Croissance confinée de nanofils de silicium à application solaire photovoltaïque." Thesis, Grenoble, 2013. http://www.theses.fr/2013GRENY028/document.
Full textAbstract:
Les nanofils de silicium présentent un fort potentiel d'intégration, et leur utilisation dans des dispositifs électroniques tels que des cellules solaires photovoltaïques ne peut se faire que si leur élaboration et leurs propriétés structurales sont maitrisées. Nous présentons dans cette thèse une méthode de fabrication de matrices de nanofils de silicium par croissance catalysée par l'or ou le cuivre en dépôt chimique en phase vapeur et faisant appel à des matrices de guidage de la croissance en alumine nanoporeuse. Cette technique permet notamment la croissance d'assemblées de nanofils ultra-denses (1.10^{10} nanofils/cm²) sur substrat non préférentiel ou d'hétérostructures comme des nanofils de germanium sur substrat de silicium. Grâce à la diffraction des rayons X nous montrons ensuite que les nanofils produits sont de très bonne qualité structurale malgré leur substrat non préférentiel et la présence d'une légère déformation de leur maille cristalline. Le contrôle de la déformation cristalline de nanofils de germanium est par ailleurs démontré en encapsulant les nanofils dans une coquille de nitrure de silicium. De nouveaux éléments de réflexion sont également rapportés concernant la contamination des nanofils de silicium par le catalyseur de leur croissance. Enfin l'intégration des nanofils de silicium dans des dispositifs solaires photovoltaïques est démontré en faisant appel à des jonctions PN radiales entre le coeur et la coquille des nanofilsSilicon nanowires are promising objects but their integration in electronic devices such as photvoltaic solar cells relies on the ability to control their production and tailor their structural properties. In this thesis we present a method to produce nanowire matrices using a gold or copper catalysed growth process by chemical vapor deposition and using a nanoporous alumina growth template. This method enables the fabrication of ultra-dense nanowire arrays (1.10^{10} nanowires/cm²) on non preferential substrate or heterostructures such as germanium nanowires on silicon substrate. Using X-ray diffraction we also show that the structural quality of the template grown nanowires is very good in spite of their non preferential substrate and the presence of a small cristalline lattice strain. The control of germanium nanowires strain is also demonstrated by embeding them in a silicon nitride shell. Besides, new results are presented concerning the catalyst contamination of silicon nanowires. Silicon nanowires integration in photovoltaic devices is eventually demonstrated using a radial geometry for the PN junction between the core and the shell of the nanowires
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Ghamrawi, Ahmad. "Optimisation et gestion des flux énergétiques d'un générateur solaire photovoltaïque." Thesis, Poitiers, 2018. http://www.theses.fr/2018POIT2304.
Full textAbstract:
Cette thèse s'inscrit sur une thématique de recherche dédiée aux systèmes de production d'énergie solaire photovoltaïque. En effet, les besoins énergétiques mondiaux sont en croissance continue, l’exploitation et la consommation des énergies fossiles épuisent des ressources limitées et impactent notre environnement. L’énergie solaire photovoltaïque représente une source d'énergie renouvelable des plus prometteuse, même si ses inconvénients demeurent le coût élevé d'installation initiale et la variabilité de sa production. Les travaux présentés visent surtout à optimiser le rendement énergétique global d'un système solaire photovoltaïque non connecté au réseau. Ainsi, ce travail de recherche se focalise sur l’architecture de la chaîne de conversion avec l’intégration de convertisseurs élévateurs DC-DC conventionnel et quadratique et sur une optimisation des algorithmes de recherche du point de puissance maximale lors de variations des conditions climatiques. La modélisation et l’analyse de ces convertisseurs élévateurs sont conduites sous forme de systèmes à commutation afin de proposer une commande stabilisante aux points d’équilibre selon la définition de Lyapunov. Des résultats de simulation sous Matlab/SimulinkTM sont exposés, attestant la maximisation de la puissance électrique récupérée et la stabilité pour le point de fonctionnement. Des résultats expérimentaux, issus du banc expérimental du laboratoire LIAS, viennent corréler et confirmer l'intérêt des approches proposéesThis thesis in part of research thematic dedicated to photovoltaic solar energy production's systems. In fact, energy demands in the world are continuously increasing, the fossil fuels exploitation depletes limited sources and impact our environment. Solar photovoltaic energy represents one of the most promoted renewable energy sources, even if its drawbacks remain its installation’s high initial cost and its production’s variability. The main object of the presented work is to optimize the global efficiency of a stand-alone photovoltaic system. In that respect, this research focuses on the architecture of the conversion chain by integrating DC-DC conventional and quadratic boost converters and on the optimization of maximum power point tracking algorithms during fast changing weather conditions. These converters are modelling as switched affine systems to propose a switching rule that stabilize the operating point according to Lyapunav theory. Several simulation results using Matlab/SimulinkTM are given to declare the maximization of the extracted electrical power and the stability of the operating point. Experimental results recuperated on a test bench in the laboratory LIAS backed and confirmed the interest of the proposed approaches
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Hassan, Daher Daha. "Modélisation et analyse expérimentale d'une centrale solaire photovoltaïque en milieu désertique maritime." Thesis, Lyon, 2017. http://www.theses.fr/2017LYSEI102/document.
Full textAbstract:
L'objectif de ce travail a été de développer un modèle pour prédire le comportement d'une installation photovoltaïque (PV) dans une zone désertique maritime, afin d'optimiser la production instantanée et de maintenir les performances au fil du temps. Les données issues du monitoring d’une centrale solaire ont été analysées afin d’en extraire des indicateurs de performances et d’étudier l'impact des facteurs climatiques (température, irradiation et dépôts de poussière). Les méthodes d'analyse de performance, telles que la "transposition aux conditions de référence" (Ex. PVUSA) et "estimation des mesures de performance" (Ex. PR) ont été appliquées pour évaluer le taux de dégradation annuel de l'installation. Une première indication de la durée de vie des installations PV pour le climat de Djibouti a été obtenue, ainsi qu'une capacité à prédire l'évolution à long terme de cette centrale et des futures installations PV. Parallèlement, un modèle numérique de l'installation PV a été construit en utilisant TRNSYS, incluant les modules et les onduleurs, pour retranscrire le comportement du système PV dans son ensemble, ainsi que les conditions environnementales dans lesquelles il évolue. Le modèle inclus dans la bibliothèque TRNSYS a été amélioré à l'aide de résultats expérimentaux, en particulier en ce qui concerne la dépendance thermique. Un modèle prédictif a donc été développé combinant l'accumulation de poussière, un modèle empirique de températures et de dégradation du module. Enfin, une étude paramétrique a été réalisée avec le modèle complet, afin d'évaluer l'impact du nettoyage pour divers scénarios d’empoussièrement. Les résultats contribueront à l'optimisation de la conception et de l'exploitation des centrales solaires dans ce type de climatThe objective of this work has been to develop a model for the behavior of a photovoltaic (PV) plant in an arid zone, to optimize instantaneous production and maintain performance over time. Monitoring data were collected for a solar power plant, which were then studied to infer the impact of climatic factors (temperature, irradiation and dust deposits). Performance analysis techniques including "transposition to reference conditions" (eg. PVUSA) and "estimation of standard performance measures" (eg. PR) were applied to evaluate the annual degradation rate of the facility. A first indication of expected lifetime of PV installations for the climate of Djibouti was thus obtained, as well as a capacity to predict the long-term evolution of the plant and future installations. In parallel, a numerical model of the photovoltaic installation was constructed using TRNSYS, including the modules and inverters, to transcribe the behavior of the PV system as a whole, and also the environmental conditions in which it evolves. The model included in the standard TRNSYS library was improved with the aid of experimental results, in particular with regards the thermal dependence. A predictive model was thus developed combining dust accumulation, an empirical model of module temperatures and degradation. Finally, a parametric study was undertaken with the complete model, to evaluate the impact of cleaning schedules under various dust scenarios. The results will contribute to the optimization of solar power plant design and operation in this type of climate
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Bricaud, Quentin. "Nouveaux polymères π-conjugués pour la conversion photovoltaïque de l'énergie solaire." Phd thesis, Université d'Angers, 2008. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00451124.
Full textAbstract:
Ce travail porte sur la synthèse de nouveaux polymères conjugués à base de thiophène et leur utilisation comme matériaux actifs donneurs dans des cellules photovoltaïques organiques. Après une introduction exposant les concepts de base de la conversion photovoltaïque, une première partie est dédiée à la synthèse et la caractérisation de polymères intrinsèquement régio-réguliers obtenus par oxydation chimique à partir de motifs 3,3''-dialkyl-2,2':5',2''-terthiophènes. La seconde partie est consacrée à l'élaboration de polythiophènes régio-réguliers, analogues au poly(3-hexylthiophène) P3HT. Les polymères dont les chaînes substituantes incorporent des fonctions éther, ont été obtenus par une réaction de métathèse de Grignard (GRIM). La dernière partie porte sur la synthèse de polymères Donneur-Accepteur à gap réduit obtenus par condensation de Knoevenagel. Dans tous les cas, les polymères synthétisés ont été incorporés dans des cellules solaires afin d'évaluer leur potentiel pour la conversion photovoltaïque.
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Garabedian, Patrick. "Cellules et jonctions tunnel (Ga,In) (P,As) épitaxiées sur InP pour la conversion photovoltaïque multispectrale de l'énergie solaire." Nice, 1989. http://www.theses.fr/1989NICE4305.
Full textAbstract:
ACe travail est une contribution à l'étude de la faisabilité d'un système de conversion photovoltaïque multispectrale de l'énergie solaire à très haut rendement de conversion énergétique. Cet ensemble photovoltaïque multi-semiconducteurs utilise 4 cellules de conversion élaborées à partir de matériaux semi-conducteurs composés III-V de différentes largeurs de bande interdite (gap) GaAs, (Al,Ga)As, (Ga,In)As, (Ga,In)(P,As), chaque cellule pouvant être ainsi adaptée à des bandes spectrales différentes du rayonnement solaire. Un tel ensemble photovoltaïque, principalement destiné à être utilise sous flux solaire concentré, permet de réduire les pertes intrinsèques inhérentes au mode de conversion photovoltaïque à une seule cellule et doit permettre l'obtention de rendements de conversion de l'ordre de 40%. La présente étude s'intéresse tout particulièrement à la conversion de la partie de l'énergie solaire correspondant à h<1,43eV (non exploitée par la cellule GaAs par effet de transparence de l'arséniure de gallium aux photons d'énergie h<1. 43eV) au moyen d'une photopile d'appoint, de gap approprié, élaborée dans l'alliage quaternaire Ga. 29In. 71As. 63P. 37 (0. 94eV) épitaxiées en phase liquide sur substrat de phosphure d'indium (InP). Les jonctions à effet tunnel dans les alliages Ga. 29In. 71As. 63P. 37 et Ga. 47In. 53As, qui permettent d'associer dans un tandem monolithique bispectral a deux terminaux la cellule (Ga,In)(P, As) à une deuxième cellule d'appoint élaborée dans l'alliage Ga. 47In. 53As (0. 75eV), ont également fait l'objet d'une étude approfondie
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Mambrini, Thomas. "Caractérisation de panneaux solaires photovoltaïques en conditions réelles d’implantation et en fonction des différentes technologies." Thesis, Paris 11, 2014. http://www.theses.fr/2014PA112380/document.
Full textAbstract:
Dans un contexte de fort déploiement du Photovoltaïque (PV), de plus en plus de recherches sont menées pour assurer une certaine fiabilité et prédictibilité de la production provenant du PV. Les investisseurs se plaignent d’un manque de visibilité dans cette filière et hésitent à investir dans le PV (surtout avec les baisses régulières des tarifs de rachats). Il est donc nécessaire pour le développement de la filière PV de faire des efforts pour étudier, comprendre les systèmes PV en fonctionnement et ainsi donner plus de visibilité pour l’amélioration des systèmes, leur monitoring, une plus grande fiabilité et pouvoir prédire plus précisément le productible PV en améliorant les modèles de prédiction du productible PV déjà existants.C’est dans ce cadre que s’inscrit cette thèse qui a pour but de caractériser les modules PV en conditions réelles d’utilisation en fonction des différentes technologies. Nous étudions, dans cette thèse, les facteurs extérieurs qui influent sur le comportement des modules de différentes filières, pour tenter de rendre le PV plus fiable et prédictible. C’est donc un axe de recherche qui vient en complément de la caractérisation en laboratoire qui a pour objectif l’amélioration des rendements des cellules.Pour y parvenir il est nécessaire, dans un premier temps, de connaitre les paramètres extérieurs qui influent sur le fonctionnement du module et savoir comment les étudier. Une partie de la thèse est par conséquent consacrée à l'étude des facteurs météorologiques et atmosphériques ayant un impact sur le comportement électrique du module ainsi que la mise en place d'instruments et méthodes pour les mesurer. On présente également les avantages et inconvénients de la caractérisation en extérieur.Après avoir exposé tous les paramètres à prendre en compte, on décrit l'installation de plusieurs plateformes de caractérisation de modules PV entièrement automatisées que l'on a monté au cours de cette thèse au LGEP ainsi qu'à l'École Polytechnique et qui ont toutes un objectif particulier.Ce manuscrit montre par la suite les différentes applications et utilités que peuvent avoir de telles plateformes en analysant les données enregistrées régulièrement (toutes les minutes en moyenne) sur des périodes allant de quelques jours à plusieurs mois. On compare, par la même occasion, les données constructeur prises en conditions standard de test et les performances mesurées dans de nombreuses conditions de modules PV. Les résultats obtenus peuvent servir à la fois pour la recherche, l'aide à la compréhension du comportement des modules, par conséquent aide à la prévision du productible d'installation PV et peuvent avoir un rôle pédagogique dans l'enseignement du PV.Enfin, une dernière partie est dédiée à la description et à la démonstration de faisabilité d'une carte qui permet d'obtenir les caractéristiques principales de n'importe quel module PV en les extrayant de la courbe I(V) mesurée. Cette carte, développée au LGEP, a d'autres utilités telles que la recherche du point de fonctionnement maximale du module (MPPT)Nowadays, photovoltaic (PV) keeps growing fast and an increasing number of studies is require in order to assure the reliability and predictability of the PV-produced electricity. The lack of visibility concerning this field is a continuous source of complaints from the investors who hesitate to commit to PV projects (especially after the decrease of buying prices in Europe). Therefore, to assure the successful increase of PV energy, it is necessary to provide studies aiming at better understanding PV systems in real operations conditions, that means in outdoor conditions.The goal of this doctoral work has been to characterize different PV module technologies in their real use conditions. The outdoor parameters that influence the behavior of different module technologies have been investigated. The goal was to obtain useful information which could make PV-produced electricity more reliable. Therefore, these studies can efficiently complete standard laboratory characterization tests made under a single condition, the purpose of which is usually to determine the efficiency of the different solar cells technologies.To achieve this goal, first it has been necessary to define the outdoor parameters that mainly influence the modules and the most suitable methods to be used for their investigation. For this reason, part of this doctoral work has been devoted to the study of weather and atmospheric factors affecting the electrical behavior of the modules, as well as setting up instruments and methods to measure them. Additionally, advantages and disadvantages of outdoors characterizations have been addressed.Then, after multiple fully automated PV platforms, mounted at the LGEP and at Ecole Polytechnique, thanks to a collaboration with the Laboratoire de Méteorologie Dynamique (LMD). The different applications and uses of these platforms have been highlighted by analyzing data recorded periodically (every minute on average) over periods ranging from days to several months. Manufacturer data, which are acquired in standard test conditions, and the performance measured in several conditions are compared. These results can be used for both research, understanding the behavior of the modules, help in predicting the energy yield of PV system and also to stress the educational role in teaching PV.Finally, the feasibility of an electric card that provides the main characteristics of any PV module by extracting the measured I(V) curve is described. Such electric card, developed at the LGEP, has other uses such as the determination of the maximum operating point
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Ratovonkery, Julie. "DYNABIOSOL : Conception bio-inspirée d'une enveloppe solaire Photovoltaïque dynamique aux fonctionnalités évolutives." Electronic Thesis or Diss., Chambéry, 2023. http://www.theses.fr/2023CHAMA027.
Full textAbstract:
L'urgence climatique, l'augmentation de demandes énergétiques et l'épuisement de ressources fossiles ont mené à des ambitions énergétiques et environnementales de plus en plus élevées. Dans le secteur de bâtiment, ces ambitions visent à des bâtiments résilients, durables, à faible impact environnemental et à énergie positive. L'innovation de l'enveloppe du bâtiment, qui est un élément clé de son efficacité énergétique, est donc primordiale. En effet, l'enveloppe est souvent conçue sur des bases de fonctionnalités statiques. Pourtant, elle devrait être comme une interface adaptative et multifonctionnelle, qui échange et exploite les effets de son environnement, afin d'assurer la qualité des ambiances intérieures et la production d'énergie de fonctionnement du bâtiment.Dans ce contexte, cette thèse consiste à la conception d'une facade adaptative à composants photovoltaïques (PV) intégrés. Les fonctionnalités adaptives sont visées tant pour l'amélioration de sa performance thermique que pour la maximisation de la production électrique des modules photovoltaïques. L'obtention d'un élément d'enveloppe, muni de fonctionnalités dynamiques et adaptatives, fait souvent recours à des systèmes mécaniques et de contrôles complexes. Pour cette raison, une approche de bioinspiration et l'utilisation des matériaux intelligents sont choisies pour obtenir des mécanismes d'adaptation flexibles et intelligemment low-tech.L'approche consiste à l'analyse thermique et électrique d'une facade photovoltaïque de base. Dans notre étude, elle est composée de modules PV bifaciaux, d'une lame d'air ventilée et d'un mur multicouche. Le principe est d'identifier des propriétés limitant cette facade à des fonctionnalités statiques. De cette manière, les êtres vivants en lien avec les propriétés identifiées et pouvant franchir ses limitations sont explorés. Par la suite, les matériaux intelligents pouvant assurer les stratégies bioinspirées sont sélectionnés afin de développer le nouveau concept. Enfin, la solution est validée grâce à des études expérimentales sur les échantillons de composants intelligents choisis et sur un prototype à échelle réduite de la facade. Des études numériques de faisabilité et d'analyse de performance énergétique à l'échelle du bâtiment sont également réalisées.Cette démarche a conduit à l'application de composants de bilames thermosensibles et réfléchissants sur le mur derrière les modules PV. Les bilames, en forme de lamelle rectangulaire sont disposés sur le mur en face des cellules PV. Lorsque la température augmente, ils fléchissent progressivement. Leur déformation cyclique permet d'ajuster les fonctionnalités de la facade suivant trois principes. Premièrement, en été, la facade photovoltaïque se rafraichit grâce à l'ombrage du mur et à la dissipation de chaleur par augmentation progressive de surface d'échange dans la lame d'air. Deuxièmement, en hiver, l'énergie solaire thermique est collectée soit en fermant la lame d'air ou par la valorisation de l'air préchauffée. Enfin, la production électrique des modules PV est optimisée grâce à la réflexion des rayons solaires vers la face arrière des modules bifaciaux par les bilames. Les études expérimentales et numériques réalisées ont permis de valider le potentiel du concept pour l'amélioration de l'efficacité énergétique, surtout pour l'augmentation de la production d'électricité et la performance thermique en étéClimate change, growing energy demand and depletion of fuel resources have led to increasingly high energy and environmental ambitions. These ambitions aim for resilient, sustainable, zero carbon and positive energy buildings in the building sector. Radical innovation in building envelope technologies is paramount as it is a key element in building energy efficiency. Indeed, the envelope is often designed on the basis of static functionalities rather than an adaptive and multifunctional interface. However, in the latter case, it would interact with and benefit from the effects of its external environment to ensure a comfortable indoor environment and the production of the building operating energy.In this context, this thesis consists in the design of an adaptive facade with integrated photovoltaic (PV) components. The adaptive functionalities are developed to improve both the thermal performance of the facade and the electrical production of the PV modules. Designing such an envelope element often requires complex mechanical and control systems to implement dynamic and adaptive functionalities. For this reason, we have chosen to adopt a bioinspiration approach and use smart materials to achieve flexible and low-tech adaptation mechanisms.The methodology involves the analysis of the thermal and electrical behaviour of a standard photovoltaic facade. In our case, it comprises bifacial PV modules, a ventilated air gap and a multilayer wall. The principle is to identify the properties limiting that facade to static functionalities. From this step, biological mechanisms related to the identified properties, and that can overcome the limitations are explored. Afterwards, smart materials enabling to implement the bioinspired strategies are selected. Finally, the outline of the new concept is developed with the principles involved. The solution is validated through experimental studies on the samples of the selected materials and on a reduced-scale prototype of the facade. Numerical feasibility studies and energy performance analysis at the building scale are also carried out.The developed solution consists in the application of thermosensitive and reflective bilayer components on the wall behind the PV modules. Those components are thin rectangular slats applied opposite to the PV cells. When the temperature rises, they gradually bend. Their cyclic deformation allows the adjustment of the facade functionalities according to three principles. First, in summer, the PV facade is cooled by shading the wall and dissipating heat through the increased thermal surface exchange in the air gap. Second, in winter, solar thermal energy is harvested by closing the air gap or recovering preheated air. Finally, the bilayers enhance the PV power output because of their high reflection of the irradiance to the backside of the bifacial PV modules. The experimental and numerical studies have validated the potential of the design to improve building energy efficiency, especially for increasing yearly electricity production and thermal performance in summer
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Beaumont, Bernard. "Conversion photovoltaïque solaire multispectrale : propriétés des cellules (Ga, In)As épitaxiées sur InP." Nice, 1987. http://www.theses.fr/1987NICE4144.
Full textAbstract:
Étude des possibilités de conversion de l'énergie solaire correspondant à hnu 1,43 eV. L'analyse conduite, extrapolant les qualités électroniques de GaAs, prévoit un rendement supérieur à 40% pour la conversion quadrispectrale sous faible concentration pour les applications terrestres. La deuxième partie concerne la croissance épitaxiale en phase liquide de structures photovoltaïques dans l'alliage (Ga, In)As et l'élaboration de cellules
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Izzo, Pascal. "Etude d'un circuit électronique et algorithmique destiné à la gestion de systèmes autonomes de production d'énergie photovoltai͏̈que." Montpellier 2, 2002. http://www.theses.fr/2002MON20150.
Full text
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Carle, Frederick. "Analyse des performances d'un système de concentrateurs photovoltaïques prototypes en utilisant deux sites de tests différents." Thesis, Université d'Ottawa / University of Ottawa, 2014. http://hdl.handle.net/10393/31644.
Full textAbstract:
Les concentrateurs photovoltaïques sont parmi les technologies d'énergies solaires les plus prometteuses. Ils ont une efficacité allant jusqu'à deux fois celle des panneaux photovoltaïques conventionnels. Malgré les avancements en recherche et développement, les concentrateurs photovoltaïques demeurent des systèmes relativement complexes. Cette même complexité laisse place à l'innovation et à la possibilité de réduire considérablement les coûts de fabrication.
Dans le cadre de cette thèse, deux sites de tests sont développés et déployés pour faire l'analyse des performances des concentrateurs photovoltaïques plats. Quatre designs de cellules solaires sont caractérisés en laboratoire et incorporés dans les panneaux prototypes pour ensuite être individuellement étudiés. Les quatre designs sont ensuite comparés l'un à l'autre, et selon leurs emplacements, pour comprendre comment le design de la cellule affecte la performance des panneaux.
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Bressan, Michaël. "Développement d'un outil de supervision et de contrôle pour une installation solaire photovoltaïque." Phd thesis, Université de Perpignan, 2014. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-01068025.
Full textAbstract:
L'électricité produite par les rayonnements solaires est devenue de plus en plus onéreuse suite à de nombreuses modifications du tarif de rachat de l'électricité photovoltaïque (PV). Par conséquent, le retour sur investissement devient de plus en plus long. Afin de l'améliorer, un système de supervision peut être une solution pour limiter les pertes de productions et améliorer les performances des installations. Dans ce travail, nous nous intéressons à la réalisation, au test et à la mise en place d'un système d'acquisition de mesures d'installations solaires PV. Ainsi, ces mesures vont amener à une détection et une localisation des nombreux défauts existants. L'objectif de cette thèse est donc de réaliser un système d'information, de conduite et de supervision des installations photovoltaïques tout en respectant des contraintes économiques. Une analyse énergétique d'une installation PV a permis de s'intéresser aux pertes au niveau du générateur PV afin d'en identifier la nature. Pour cela, une modélisation de cellules silicium du type polycristallin dans différents fonctionnements défaillants, par exemple sous conditions d'ombrage, a été effectuée. Cette démarche a été validée par des expérimentations sur site. À partir de cette étude, une méthode de détection et d'identification de défauts est proposée et testée pour la détection du défaut d'ombrage. Nouveau Texte
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Taillant, Pierre. "L' analyse évolutionniste des innovations technologiques : l'exemple des énergies solaire photovoltaïque et éolienne." Montpellier 1, 2005. http://www.theses.fr/2005MON10066.
Full textAbstract:
Dans les systèmes énergétiques actuels, les technologies des énergies renouvelables apparaissent comme des innovations radicales environnementales. Les modèles standards de l'économie de l'innovation et de l'environnement s'intéressent surtout aux innovations incrémentales. Fondée sur des hypothèses différentes, l'analyse évolutionniste permet d'étudier l'apprentissage des technologies des énergies renouvelables comme des nouvelles trajectoires technologiques " vertes ". L'approche par les systèmes technologiques permet ensuite d'étudier l'évolution des systèmes allemand du solaire photovoltaïque et danois de l'éolien. Dans le premier, les politiques publiques de R&D et les apprentissages des acteurs ont permis la création et le développement d'un marché auto-entretenu. Dans le deuxième, la réunion des deux sous-systèmes initiaux, des petites et des grandes éoliennes, et les apprentissages interactifs ont permis à certaines firmes de dominer la filière éolienne au niveau mondial.
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Robin, Yoann. "Croissance et physique de structures photovoltaïques CuInSe2." Thesis, Montpellier 2, 2014. http://www.theses.fr/2014MON20219/document.
Full textAbstract:
Ce travail porte sur l'élaboration de cellules solaires CuInSe2 (CIS) en couches minces. Différentes techniques de croissance ont été mises en œuvre pour concevoir les matériaux composant la structure photovoltaïque. Ainsi, l'absorbeur CuInSe2 a été déposé par coévaporation sous vide (PVD) sur un substrat de verre recouvert de molybdène. Un système de détection de la lumière diffusée (SLS) par l'échantillon a été développé pour permettre le suivi in situ des transitions de phases pauvres/riches en cuivre. Cela a permis la croissance de couches de CuInSe2 à larges grains ainsi que le contrôle de leurs propriétés électro-optiques. La couche tampon de CdS a été obtenue par bain chimique (CBD) et son épaiseur optimisée par un procédé original où le substrat est directement chauffé par conduction. Enfin, la couche fenêtre de ZnO a été élaborée par divers procédés de croissance tels que l'électrodéposition (ED) et le dépôt par couches atomiques (ALD). Les propriétés structurales, optiques et électriques des différentes couches minces sont étudiées et mises en relation avec les performances photovoltaïques des cellules élaboréesThe aim of this work is the design of thin film CuInSe2 solar cells. Different growth techniques have been used to elaborate the layers involved in this photovoltaic stack. Thus, the absorber CuInSe2 has been deposited by coevaporation under vacuum (PVD) onto a molybdenum coated glass substrate. A scattered light monitoring system (SLS) has been designed in order to follow in situ the copper poor/rich phases transitions. It has led to the growth of CuInSe2 layers made of large crystalline grains with both high optical and electrical properties. The CdS buffer layer has been elaborated by chemical bath deposition (CBD) and its thickness has been tuned by an original process involving a conduction heated holder. Finally, the ZnO window layer has been grown by various techniques such as electrodeposition (ED) and atomic layer deposition (ALD). Structural, optical and electrical properties of all these thin films have been studied and correlated with the photovoltaic parameters of the solar cells elaborated
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Monestier, Florent. "Amélioration de l'absorption photonique dans les cellules photovoltaïques organiques." Phd thesis, Université Paul Cézanne - Aix-Marseille III, 2008. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00321670.
Full textAbstract:
Le rendement de conversion photoélectrique des cellules photovoltaïques organiques est encore trop faible pour envisager leur production à l'échelle industrielle. La solution proposée dans le cadre de ce travail est l'amélioration du rendement d'absorption des photons dans les couches photoactives. La première partie de ce travail à concerné le développement d'un logiciel de modélisation et d'optimisation des cellules photovoltaïques organiques. Basé sur le calcul de la répartition du champ électromagnétique dans l'épaisseur de la cellule, cet outil permet d'optimiser l'ensemble des épaisseurs des couches d'une cellule classique (bicouche ou mélange) ou des cellules plus complexes (cellules tandem).Puis nous avons relié les propriétés optiques des cellules organiques à leurs propriétés électriques en calculant les densités de courant de court circuit. La validation de nos modélisations a ensuite été réalisée par comparaison avec les résultats expérimentaux sur des cellules composées d'hétérojonctions bicouches ou de volume et pour différents couples donneur-accepteur (P3HT:PCBM, CuPc/C60 ou pentacène:pérylène). Dans la dernière partie de ce travail nous avons abordé l'étude de l'exaltation locale du champ électromagnétique via des effets de plasmons de surface. Pour cela, nous avons modélisé, réalisé et caractérisé des empilements de couches organiques, contenant des nanoparticules métalliques (or et argent), dans le but d'exalter localement le champ électromagnétique.
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Camara, Mohamed Ansoumane, and Mohamed Ansoumane Camara. "Modélisation du stockage de l'énergie photovoltaïque par supercondensateurs." Phd thesis, Université Paris-Est, 2011. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00673218.
Full textAbstract:
Le stockage par supercondensateurs de l'énergie photovoltaïque est modélisé afin de disposer d'un modèle suffisamment fin et accessible permettant de les intégrer dans des chaînes de conversion de l'énergie solaire. Les supercondensateurs sont modélisés par un circuit multibranche comportant des résistances et capacités variables suivant la tension, dont les valeurs sont déterminées par une expérience de caractérisation ayant une bonne précision. Par ailleurs, tous les éléments d'une chaîne typique de conversion de l'énergie photovoltaïque sont modélisés avec le logiciel Matlab/Simulink (gisement solaire, conversion photovoltaïque des panneaux, régulateur, batterie et charges). Le modèle de stockage de l'énergie photovoltaïque par supercondensateurs est ensuite validé par la bonne concordance des mesures relevées en conditions réelles avec les résultats donnés par les simulations. Enfin, deux exemples d'exploitation du modèle sont proposés et discutés : la détermination du temps de charge des supercondensateurs suivant l'éclairement solaire et la température ambiante, et l'intégration des supercondensateurs dans la chaîne d'alimentation électrique d'un moteur à courant continu permettant de réduire les sollicitations électriques sur la batterie lors de l'appel de puissance nécessaire au démarrage du moteur
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Michel, Thomas. "Développement de procédés d'implantation ionique par immersion plasma pour le photovoltaïque." Thesis, Aix-Marseille, 2013. http://www.theses.fr/2013AIXM4307.
Full textAbstract:
Le dopage du silicium par implantation ionique pour le photovoltaïque est une application relativement récente dont l'essor se heurte encore aujourd'hui aux coûts élevés d'intégration au sein des lignes de fabrication des cellules solaires. L'implantation ionique par immersion plasma promet de répondre aux futures exigences du secteur en termes de coûts et de productivité.Ces travaux de thèse ont permis le développement de procédés d'implantation ionique par immersion plasma de l'équipement PULSION®, conçu par IBS, dédiés à la fabrication de cellules solaires en silicium monocristallin. Dans un premier temps, nous montrons qu'il permet la réalisation de profils de dopage d'émetteur de type n variés, répondant aux exigences des cellules solaires à haut rendement. Les émetteurs fabriqués sont caractérisés de manière chimique, physique et électrique afin de démontrer leur excellente qualité. L'intégration de l'implantation ionique des émetteurs au sein d'un processus de fabrication industriel et peu coûteux, développé par l'INES sur silicium monocristallin de type p, permet d'atteindre des rendements de conversion supérieurs à 19,3%, soit un gain de plus de 0,5% par rapport aux rendements obtenus avec des cellules usuelles à émetteurs dopés par diffusion POCl3.La réalisation d'émetteurs de type p est également étudiée dans ce mémoire afin de préparer la transition technologique vers les cellules solaires sur silicium monocristallin de type n. Confirmant les atouts et le potentiel de la technologie d'implantation ionique par immersion plasma, les travaux menés au cours de cette thèse débouchent sur la conception d'un prototype industriel PULSION® dédié au photovoltaïqueIon implantation is a major process technology for manufacturing integrated circuits. However, silicon doping by ion implantation for photovoltaics is a relatively recent application, and its growth still faces high costs of integration into solar cell production lines. Plasma-immersion ion implantation (PIII) promises to meet the future industry requirements in terms of costs and productivity.This thesis work has led to the development of processes dedicated to silicon-based solar cell manufacturing using the plasma-immersion ion implanter – PULSION® – designed by IBS. First, we show that PIII enables the realization of various doping profiles for phosphorus-doped emitters which fit the requirements of high-efficiency solar cells. Emitters thus fabricated are chemically, physically and electrically characterized to demonstrate their excellent quality. Those emitters, implanted through plasma immersion and integrated into a low cost solar cell manufacturing line from INES on monocrystalline silicon, enable to raise the conversion efficiency, obtained with conventional POCl3-diffused solar cells, by more than 0.5% absolute to reach efficiencies above 19.3%.Fabrication of p-type boron implanted emitters is also studied in order to improve conversion efficiencies of p-type silicon based solar cells, but also in order to anticipate the technological shift from p-type to n-type silicon material. Thanks to this thesis work, the strength and potential of PIII for photovoltaic applications have been proven and this has convinced IBS to design a PULSION® equipment dedicated to solar cell manufacturing
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Dambreville, Romain. "Prévision du rayonnement solaire global par télédétection pour la gestion de la production d’énergie photovoltaïque." Thesis, Grenoble, 2014. http://www.theses.fr/2014GRENT078/document.
Full textAbstract:
L’intégration des énergies intermittentes sur le réseau électrique existant soulèvedes problèmes de stabilité de la balance consommation/production. Afin de limiter les risques,la loi autorise un taux de pénétration maximum de ces énergies de 30% de la puissanceinstallée. Afin de pallier cette limitation, deux pistes sont envisagées, le stockage d’énergie etla prévision de production. Les travaux menés dans cette thèse s’inscrivent dans la secondecatégorie et se concentrent sur la prévision du rayonnement global au sol, ressource principaledes systèmes de production d’énergie photovoltaïque. Dans l’objectif d’une prévision à trèscourt terme (infra-horaire), la problématique développée concerne la fusion d’informationsprovenant d’une part d’observations satellitaires et de l’autre d’observations in-situ telles quedes images hémisphériques. L’approche suivie se veut progressive et s’articule autour de 4grand axes. Le premier chapitre énonce les définitions et les enjeux principaux liés à l’étudedu GHI en décrivant les différents facteurs physiques ayant des interactions sur sa mesure. Lesecond chapitre permet d’évaluer le potentiel des images hémisphériques pour l’estimation durayonnement global. On y développe une méthode d’estimation du GHI basée sur l’utilisationd’un réseau de neurones artificiels permettant d’effectuer une régression non linéaire entre descaractéristiques choisie de l’image et le rayonnement mesuré sur site par un pyranomètre. Letroisième chapitre concerne l’utilisation des images satellitaires pour la prévision à très courtterme du rayonnement global. L’originalité des méthodes proposées provient de l’utilisationen entrées de cartes de rayonnement dérivées des images satellitaires via une méthode externe.L’utilisation de ces cartes de rayonnement permet la construction de modèles linéairessimples (modèles auto-régressifs) grâce à l’homogénéité des données utilisées. Cependant,leur pertinence pour le calcul de champ de vecteurs a également été prouvé et validé dans unsecond modèle. La comparaison des deux modèles ainsi créés à partir d’imagerie satellitairea permis de caractériser les forces et faiblesses de ces modèles. L’intérêt de l’observationsatellitaire réside dans l’anticipation du déplacement des masses nuageuse. Cependant, unbiais non systématique persiste dans la conversion des valeurs des pixels en rayonnement.Ce biais est inhérent à la résolution spatio-temporelle de ces observations. Étant donné cesconsidérations, le chapitre 4 présente alors une méthode d’intégration des données acquisespar l’imagerie hémisphérique, disposant une meilleure résolution spatio-temporelle, dans lesrésultats de prévision satellitaires précédemment évoqués. On joint alors les caractéristiquesretenues au chapitre 2 dans un réseau de neurone avec la prévision pour produire uneprévision dont le biais est largement réduit. L’utilisation de caractéristiques dérivées del’imagerie hémisphérique à la place de simple mesures du pyranomètre est justifiée par l’effetde persistance non souhaité apportées par ces dernières. Ainsi, après avoir étudié chaquesource d’information séparément, on a pu développer un modèle leur permettant de secompléterTo handle the integration of intermittent energies to the existing grid,managers require more and more acurate tools to forecast the primary resources. This thesisfocuses on the very short term forecast of the global horizontal irradiance (GHI), maininput for most photovoltaic power plant. We chose to use both ground based images fromhemispherical cameras and satellite images to provide a forecating tool. In the first handwe present a novel appraoch to estimate the GHI using ground based images. On secondhand, we propose several satellite based methods to forecast the GHI up to one hour. Finally,we developp a new method allowing us to merge both data in order to benefit from theirrespective advantages. All the methods were tested against real data acquired on the SIRTAsite, Polytechnique campus
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Collin, Louis-Michel. "Caractérisation thermique de modules de refroidissement pour la photovoltaïque concentrée." Mémoire, Université de Sherbrooke, 2013. http://hdl.handle.net/11143/6167.
Full textAbstract:
Pour rentabiliser la technologie des cellules solaires, une réduction du coût d'exploitation et de fabrication est nécessaire. L'utilisation de matériaux photovoltaïques a un impact appréciable sur le prix final par quantité d'énergie produite. Une technologie en développement consiste à concentrer la lumière sur les cellules solaires afin de réduire cette quantité de matériaux. Or, concentrer la lumière augmente la température de la cellule et diminue ainsi son efficacité. Il faut donc assurer à la cellule un refroidissement efficace. La charge thermique à évacuer de la cellule passe au travers du récepteur, soit la composante soutenant physiquement la cellule. Le récepteur transmet le flux thermique de la cellule à un système de refroidissement. L'ensemble récepteur-système de refroidissement se nomme module de refroidissement. Habituellement, la surface du récepteur est plus grande que celle de la cellule. La chaleur se propage donc latéralement dans le récepteur au fur et à mesure qu'elle traverse le récepteur. Une telle propagation de la chaleur fournit une plus grande surface effective, réduisant la résistance thermique apparente des interfaces thermiques et du système de refroidissement en aval vers le module de refroidissement. Actuellement, aucune installation ni méthode ne semble exister afin de caractériser les performances thermiques des récepteurs. Ce projet traite d'une nouvelle technique de caractérisation pour définir la diffusion thermique du récepteur à l'intérieur d'un module de refroidissement. Des indices de performance sont issus de résistances thermiques mesurées expérimentalement sur les modules. Une plateforme de caractérisation est réalisée afin de mesurer expérimentalement les critères de performance. Cette plateforme injecte un flux thermique contrôlé sur une zone localisée de la surface supérieure du récepteur. L'injection de chaleur remplace le flux thermique normalement fourni par la cellule. Un système de refroidissement est installé à la surface opposée du récepteur pour évacuer la chaleur injectée. Les résultats mettent également en évidence l'importance des interfaces thermiques et les avantages de diffuser la chaleur dans les couches métalliques avant de la conduire au travers des couches diélectriques du récepteur. Des récepteurs de multiples compositions ont été caractérisés, démontrant que les outils développés peuvent définir la capacité de diffusion thermique. La répétabilité de la plateforme est évaluée par l'analyse de l'étendue des mesures répétées sur des échantillons sélectionnés. La plateforme démontre une précision et reproductibilité de ± 0.14 ° C/W. Ce travail fournit des outils pour la conception des récepteurs en proposant une mesure qui permet de comparer et d'évaluer l'impact thermique de ces récepteurs intégrés à uri module de refroidissement.
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Mirloup, Antoine. "Ingénierie moléculaire de nouveaux composants photoactifs pour le photovoltaïque organique." Thesis, Strasbourg, 2015. http://www.theses.fr/2015STRAF035/document.
Full textAbstract:
Au cours de ces travaux de thèse, deux axes d’études ont été développés. Ils consistent d’une part à la synthèse et la caractérisation de nouveaux complexes de bore, visant à être utilisés dans des cellules solaires organiques, ainsi qu’au développement de plateformes d’empilement π, permettant la modulation des propriétés structurales de semi-conducteurs organiques. Ainsi, le rendement de conversion énergétique de cellules solaires utilisant un BODIPY a été amélioré par l’addition de triazatruxènes sur ses positions β-pyrroliques. Le motif BOPHY, complexe di-nucléaire de bore, a été fonctionnalisé puis étudié optoélectroniquement. Le premier exemple d’utilisation d’un BOPHY dans une cellule solaire organique a également été effectué. Deux familles de BODIPYs ont été préparées en vue d’une utilisation dans des cellules solaires à colorant. Leur utilisation au sein d’une même structure a permis d’établir un nouveau record de conversion pour une telle utilisation d’un BODIPYDuring this thesis, boron complexes and π-stacking mediator planar moieties have been synthetized for photovoltaic applications. Thanks to the use of triazatruxene units on β-pyrrolic positions of a BODIPY core, the solar cells photoconversion efficiency has been increased. The BOPHY moiety, a di-nuclear boron complex, has been functionalized and optoelectronically studied. The first example of the use of BOPHY in organic solar cells has been performed. Two families of BODIPYs have also been prepared to be used in dye-sensitized solar cells. A new record of photoconversion efficiency for BODIPY based solar cells has been reached using a co-adsorption of two dyes having complementary absorptions within a unique solar cell
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Trolliet, Mélodie. "Développement d’une méthodologie pour l’évaluation de l’incidence des variabilités interannuelles et de plus long-terme de la ressource solaire sur l’analyse de risque financier d’un projet de centrale solaire photovoltaïque." Thesis, Université Paris sciences et lettres, 2020. http://www.theses.fr/2020UPSLM040.
Full textAbstract:
Cette thèse se propose de contribuer à la caractérisation des variations de long terme de l’éclairement, dans un contexte d’analyse de risque financier de grandes centrales solaires photovoltaïques. L’utilisation d’indicateurs statistiques (e.g. P90) et de l’hypothèse de stationnarité temporelle de l’éclairement a été questionnée. Cela a mené à une caractérisation fine des variations de long terme de l’éclairement grâce à un outil de décomposition temps-fréquence développé au cours de cette thèse. Nous avons distingué trois classes de variabilité : la variabilité intra-annuelle, la variabilité annuelle à décennale, et la variabilité multi-décennale. Pour la première classe, l’utilisation de quatre ans de données historiques est suffisante pour prendre en compte de manière correcte l’ensemble des variations de l’éclairement. Pour la seconde classe, l’utilisation de 30 années de données historiques est recommandée. Pour la variabilité multi-décennale, l’utilisation de plus de 30 années de données est préconisée. Les trois classes de variabilité ont été analysées pour des bases de données de natures diverses : mesures de long terme du réseau GEBA, données satellitales CLARA-A2, données de ré-analyse MERRA-2, et données issues du modèle climatique IPSL-CM6A-LR. Une grande diversité des structures de variabilité en fonction de la base de données considérée a été observéeThis PhD thesis proposes to contribute to the characterization of long-term variations in irradiance, in a context of financial risk analysis of large solar photovoltaic power plants. The use of statistical indicators (e.g. P90) and the hypothesis of temporal stationarity of the irradiance has been questioned. This led to a fine characterization of the long-term variations of the irradiance thanks to a time-frequency decomposition tool developed during this thesis. We distinguished three classes of variability: intra-annual variability, annual to decadal variability, and multi-decadal variability. For the first class, the use of four years of historical data is sufficient to correctly take into account all the variations in irradiance. For the second class, the use of 30 years of historical data is recommended. For multi-decadal variability, the use of more than 30 years of data is encouraged. The three classes of variability have been analyzed for various types of databases: long-term measurements from the GEBA network, CLARA-A2 satellite data, MERRA-2 re-analysis data, and data from the IPSL-CM6A-LR climate model. A great diversity of variability structures according to the database considered was observed
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Celindano, Christophe. "Croissance et propriétés de pérovskites de type LnVO₃ en couches minces pour le solaire photovoltaïque." Electronic Thesis or Diss., Université de Lorraine, 2020. http://www.theses.fr/2020LORR0220.
Full textAbstract:
Ces travaux de thèse ont porté sur l’étude des orthovanadates LaₓVᵧO₃ puis plus généralement sur la série de composés LnVO₃ (où Ln = La, Ce, Pr, Nd et Sm) dont l’utilisation pour le solaire photovoltaïque semble prometteuse. Après avoir recherché les paramètres idéaux, ces derniers ont pu être élaborés sous forme de couches minces par pulvérisation cathodique magnétron de vanadium et de lanthanide dans un mélange gazeux réactif (Ar + O₂), puis par recuit ex-situ dans un mélange gazeux réducteur (Ar + H₂). La première partie de la thèse se centre sur l’étude des orthovanadates de lanthane LaₓVᵧO₃, pour lesquels le rapport atomique lanthane sur vanadium (La/V) est différent du mélange stœchiométrique. Les propriétés morphologiques, structurales, optiques et électroniques des échantillons ont été étudiées et ont notamment permis de mettre en évidence l’existence d’un encadrement du rapport La/V permettant d’obtenir uniquement la pérovskite LaVO₃, sans autre phase parasite comme des oxydes de lanthane ou de vanadium. La suite des travaux porte sur l’élaboration et l’étude des orthovanadates de lanthanide LnVO₃ (où Ln = La, Ce, Pr, Nd, Sm). Des différences de propriétés structurales, électroniques et optiques ont été observées et dans les différents cas, ces dissemblances ont pu être mises en lien avec la modification de la terre rare au sein de la structure pérovskite. De même, pour les films LnVO₃, des mesures électriques sous simulateur solaire ont permis de mettre en évidence un caractère photoconducteur des échantillons synthétisésThese thesis works deal with the study of the orthovadanate compounds LaₓVᵧO₃ then more generally on LnVO₃ thin films (where Ln = La, Ce, Pr, Nd and Sm) which seem promising for solar photovoltaic. After a research of the ideal synthesis parameters, the systems were synthesized under the form of thin films by magnetron sputtering of vanadium and lanthanide in a reactive gas mixture (Ar + O₂) followed by an ex-situ annealing in a reducing gas mixture (Ar + H₂). The first part of this thesis is focused on the study of lanthanum orthovanadates LaₓVᵧO₃ for which the lanthanum over vanadium atomic ratio (La/V) is different from the stoichiometric mixture. The morphological, structural, optical and electronic properties of the samples were studied and mainly, it is possible to demonstrate the existence of a growth window of the La / V ratio making it possible to obtain only the LaVO₃ perovskite without other parasitic phases such as lanthanum or vanadium oxides. The second part of the work relates to the development and the study of lanthanide orthovanadates LnVO₃ (where Ln = La, Ce, Pr, Nd, Sm). Differences in structural, electronic and optical properties have been observed and in the different cases, these dissimilarities have been linked to the modification of the rare earth ionic radius within the perovskite structure. For the LnVO₃ films, electrical measurements under solar simulator made it possible to demonstrate a photoconductive nature of the synthesized samples
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Chroufa, Mohamed. "Étude et caractérisation du comportement thermomécanique de récepteur d'un système photovoltaïque concentré." Mémoire, Université de Sherbrooke, 2014. http://savoirs.usherbrooke.ca/handle/11143/117.
Full textAbstract:
Le développement dans la dernière décennie des systèmes photovoltaïques concentrés a augmenté le besoin de gérer le budget thermique dans le récepteur pour empêcher sa surchauffe et gérer les pertes de performances liées à la température. Ce projet de maîtrise s'inscrit dans le cadre du développement d’un système solaire fortement concentré en collaboration avec des partenaires industriels. Notre partenaire industriel a mis au point une solution de production d’énergie photovoltaïque de haute concentration à l’échelle commerciale, mais il reste à valider la conception du système adopté. Le projet concerne l'étude du récepteur photovoltaïque qui est composé d’un réseau dense de 800 cellules solaires triple jonctions, montées sur un substrat. Ce dernier est composé d’un empilement de couches et un échangeur de chaleur pour refroidir le récepteur. Puisque notre récepteur absorbera un grand flux de chaleur, il y aura des contraintes dues à la non-concordance des coefficients de dilatation thermique entre ses différentes couches. Ces déformations pourraient provoquer la rupture de contact entre les cellules solaires, et ainsi la défaillance électrique du récepteur. Pour cela, ces travaux de recherche ont porté sur une étude thermomécanique du récepteur. En effet, l’étude de la dilatation de l'assemblage multicouche a permis d’acquérir une connaissance d’analyse thermomécanique de la tenue de la structure multicouche vis-à-vis d’un chargement thermique. Puis, le comportement des époxys, conducteur et isolant électrique utilisés pour fixer les cellules sur le substrat, a été étudié en fonction de plusieurs paramètres géométriques et des propriétés matérielles. La différence des coefficients d’expansion thermiques (CTE) des époxys, était le paramètre clé pour varier les contraintes dans les interconnexions. Conséquemment, on a utilisé deux époxys avec deux CTE proches pour diminuer les contraintes induites dans les deux époxys. De plus, vu que la structure se compose des couches usinées, on a créé des abaques de variation de rigidité effective en fonction des facteurs de formes dimensionnels des couches usinées. Enfin, le travail a permis de mettre en place des essais expérimentaux pour s’assurer du fonctionnement du récepteur à haute température. Par conséquent, on a validé l’utilisation de l’époxy dans la conception adoptée vu que la déformation maximale supportée par ce dernier ([epsilon Minuscule][indice inférieur m ax]=0.167 %) est supérieure à la déformation maximale qu’il peut avoir au cours de l'opération ([epsilon Minuscule][indice inférieur époxy]=0.0048%). Ensuite, les exigences de récepteur en termes de fonctionnement à haute température ont été fixées, comme l’écart maximal que l’époxy peut supporter pour la liaison des cellules entre deux unités du récepteur qui est [delta Majuscule]Gap[indice inférieur limite] [epsilon Minuscule] [[Plus ou moins]46 [mu Minuscule]m, [Plus ou moins]53 [mu Minuscule]m].
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Legros, Mathilde. "Synthèse et caractérisation de nouveaux polythiophènes porteurs de groupes C60 pour une application solaire photovoltaïque organique." Phd thesis, Université de Grenoble, 2011. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00664997.
Full textAbstract:
L'efficacité des cellules photovoltaïques organiques est influencée par la morphologie du mélange composant la couche active. L'objectif de cette thèse a été d'élaborer un agent compatibilisant pour stabiliser la morphologie du mélange P3HT:PCBM. Nous avons choisi de synthétiser des copolymères alternant motifs C60 et polythiophène pour améliorer la miscibilité entre P3HT et PCBM. Les copolymères ont été réalisés par polycondensation d'un dérivé C60 avec plusieurs oligothiophènes régioréguliers de difonctionnalité contrôlée. Une attention particulière a été accordée aux conditions de polycondensation qui ont été optimisées pour favoriser de hauts degrés de polymérisation. Les caractérisations structurales, optiques et électrochimiques des matériaux ont été réalisées. Leur effet compatibilisant a été évalué en caractérisant la morphologie de la couche active par des mesures en cellules photovoltaïques, des observations par microscopie à force atomique et des calculs d'énergies de surface.
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Nepveu, François. "Production décentralisée d’électricité et de chaleur par système Parabole/Stirling : application au système EURODISH." Perpignan, 2008. http://www.theses.fr/2008PERP1268.
Full textAbstract:
Dans le cadre du projet européen EnviroDish, un système Parabole/Stirling EURODISH de 10 kW elec est en fonctionnement depuis Juin 2004 à Odeillo au laboratoire PROMES. Dans le cadre de ce projet, l’objectif de cette thèse est d’évaluer le potentiel technico-économique de cette micro-centrale solaire thermodynamique. Après une introduction rapide sur le potentiel et l’intérêt de la production d’électricité par une centrale solaire thermodynamique, un état de l’art portant sur les systèmes Parabole/Stirling est réalisé. Dans un second temps, après une description du fonctionnement du système EURODISH, ses performances instantanées, journalières et mensuelles sont présentées sur une période allant de juin 2004 à février 2008. Ce retour d’expérience est mitigé ; d’un côté, le rendement de conversion brut solaire-électricité a atteint des valeurs records à 23. 6 % en instantané et de 22 % en mensuel, et d’un autre côté, le système a souffert d’un manque criant de fiabilité, avec pour la période d’étude, 963 opérations de réparation et de maintenance. Le chapitre suivant présente une modélisation de la conversion énergétique solaire-électricité du module EURODISH. En plus d’aborder les problèmes de la modélisation des différents composants d’un système Parabole/Stirling, l’objectif est d’avoir à disposition un outil performant permettant d’étudier en détail les différents étapes de la conversion solaire- électricité et les pertes énergétiques associées à chacune de ces étapes. Le concentrateur parabolique est modélisé en utilisant le code de calcul de flux solaire SOLTRACE. La confrontation des résultats des simulations à des mesures expérimentales montre que SOLTRACE est un code puissant bien adapté à l’étude d’un concentrateur parabolique. Le récepteur est ensuite modélisé en utilisant la méthode nodale. Une discrétisation fine de l’absorbeur permet de prendre en compte la non-uniformité du flux solaire concentré et d’obtenir ainsi une bonne concordance sur les températures de paroi de l’absorbeur entre les résultats du modèle et des mesures expérimentales. Enfin, la modélisation du moteur Stirling Solo V161 est effectuée à l’aide d’une méthode découplée adiabatique classique dans lesquelles les transferts sont modélisées à partir de l’approche quasi-stationnaire. Une comparaison avec des mesures expérimentales des puissances entrantes et sortantes du système EURODISH montrent que la principale source d’erreur des simulations a pour origine la modélisation d u moteur Stirling. Les écarts sur le rendement du cycle Stirling de l’ordre de 6 % restent cependant largement acceptable. Le modèle est ensuite utilisé pour étudier la sensibilité du système en fonction de différents paramètres géométriques ou physiques. Le dernier chapitre de cette thèse est consacré à l’étude technico-économique d’un système EURODISH appliqué à la cogénération électricité/eau chaude sanitaire. Une modélisation complète du cogénérateur associé à une installation de préparation d’eau chaude sanitaire est réalisée à partir des résultats du chapitre précédent et d’une méthode nodale classique. La ressource solaire est ensuite étudiée sur deux sites, à Vignola en Corse et à Odeillo dans les Pyrénées orientales, à partir de mesures d’ensoleillement direct normal faites sur plus de 5 années. Des simulations réalisées pour des besoins en eau chaude correspondant à un hôtel de 15 chambres du type « été » à Vignola, « hivers » à Odeillo et 4 saisons pour les deux sites, montrent que la valorisation d’une partie des rejets thermiques du moteur Stirling permet d’améliorer de façon remarquable les performances globales du système EURODISH. Le coût normalisé de l’électricité peut, sous certaines hypothèses, descendre sous les 25 c€. KWh -1 , un cogénérateur EURODISH fiabilisé pouvant ainsi représenté un investissement rentable et sansrisqueSince July 2004, a 10 kW el Dish/Stirling unit is in operation at the PROMES laboratory in Odeillo in France. This system is one of the several country reference units of the EnviroDish project. In the area of this project, the objective of this doctorate is to evaluate the technico-economical potential of this micro-concentrated solar plant. In a first time, after an introduction on the development potential of the concentrated solar plant, a state of art concerning Dish/Stirling systems is achieved. In a second time, the EURODISH system operation is described and the instantaneous, daily and monthly performances and operation experiences of this system are presented on a period from July 2004 to February 2008. In one hand, the solar to electricity efficiency has reached instantaneous and monthly record values for a EURODISH unit of 23. 6 % and 22 % respectively. But in the other hand, the system reliability is too low and 963 breakdowns have been noticed. The next chapter presents a global thermal model of the energy conversion of the EURODISH Dish/Stirling unit, from solar energy to electricity provided to the grid. In addition to study problem linked to the modelling of the parabolic concentrator, solar receiver and Stirling engine, the objective is to develop a tool to evaluate the optical and thermal losses of the system components, to identify the key parameters of the design and to study their influences on the performances of the components according to various operation conditions. The parabolic concentrator behaviour is simulated using the ray-tracing code SOLTRACE. The comparison between simulation results and experimental measurements made in July 2006 by a PROMES/DLR team shows a good agreement and that SOLTRACE is a good code to simulate a parabolic concentrator. Then, a nodal method is used to calculate the heat losses by reflection, thermal radiation, convection out of the cavity and conduction through the ceramic walls. The absorber is divided in 8 control-volumes in order to take into account the inhomogeneous solar flux distribution. Compared to experimental measurements, simulations give results with a good agreement in particular for the absorber temperatures. To complete the global model, a nodal analysis of the Solo V161 Stirling engine is performed using some assumptions to simplify mass equation and energy equation written for each control-volume. A comparison of the model results with experimental measurements of the power input and output of the EURODISH unit shows that the differences are dues to Stirling engine model. A difference of 6 % is calculated for the Stirling cycle efficiency. The last chapter is dedicated to the technico-economical study of a Dish/Stirling based cogeneration system electricity/domestic hot water. In a first time, a dynamic model of the conversion from solar energy to electricity and heat of the EURODISH Dish/Stirling unit coupled to a solar domestic hot water system is built using results of the last chapter and a classical nodal analysis. Then, the hourly Direct Normal Insolation are calculated from DNI measurements data over a period upper than 5 year in two locations in France (Vignola, Corsica island and Odeillo, Pyrenees). Simulations are performed for a domestic hot water supply of 15 rooms corresponding to the consumption of a “summer” hotel in Vignola, a “winter” hotel in Odeillo and a “classical” hotel in both cases. Simulations show that the recovery of the thermal energy evacuated by the Stirling engine could improve performances of the EURODISH dish/Stirling unit. Levelised Electricity Cost reaches 25 c€. KWh -1 under some assumptions and a EURODISH unit based cogeneration system could be a very good investment without economical risk
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Kamkar, Paradis. "Le photovoltaïque, une « innovation verte » à l'épreuve du droit : analyse synthétique et critique du cadre juridique photovoltaïque visant le particulier à la Réunion." Thesis, La Réunion, 2015. http://www.theses.fr/2015LARE0018.
Full textAbstract:
Sous l'impulsion de l'Union européenne et de l'ouverture des marchés, le droit de l'énergie a considérablement évolué ces dix dernières années. Les textes en matière d'énergie solaire photovoltaïque se sont amplifiés depuis la loi « Pope » jusqu'aux lois « Grenelle I » et « Grenelle II », et récemment avec la loi n° 2015-992 du 17 août 2015 relative à la transition énergétique pour la croissance verte, suivies de nombreux décrets pour leur application et une jurisprudence de plus en plus abondante en la matière. Il en résulte un ensemble considérable de textes évolutifs et complexes dont l'accès reste difficile à appréhender et à appliquer. Cette instabilité des règles régissant la matière – certes inévitable au regard des nécessaires changements requis par toute innovation – est source d'insécurité juridique et s'avère extrêmement déstabilisante pour les acteurs du secteur en quête de visibilité. En outre, l'installation d'une centrale de production d'électricité photovoltaïque au sein de son habitation, est à la fois un projet d'investissement et une opération de construction immobilière, qui exige des garanties tant sur le plan financier qu'au niveau de la construction (sûretés et assurances) pour permettre de mieux maîtriser les risques et rassurer les parties au projet. Néanmoins, les nombreux freins contractuels, administratifs et financiers ralentissent le développement du photovoltaïque et se heurtent aux ambitions de promouvoir cette « électricité verte » sur l'ensemble du territoire et notamment parvenir à l'autonomie énergétique de l'île de La Réunion. Ainsi, cette étude présente et analyse le droit de l'énergie photovoltaïque, visant notamment le particulier à La Réunion, sous ses différents angles (fiscal, financier, contractuel, administratif, urbanistique, des responsabilités) – à jour des textes les plus récents – et en explicite les modalités d'application à la lumière des multiples textes réglementaires, législatifs, guides professionnels et de la jurisprudence, que ce soit celle des tribunaux ou des autorités de régulationFacing a weakening photovoltaic market and a sector already bedeviled recently by a huge increase of legal texts, private investors decrease. This thesis tackles legal framework concerning photovoltaic energy in Reunion Island. This will include the analysis of fiscal incentives such as investment grants and tax preferences, as well as more general environmental policy instruments (feed-in-tariffs and renewable subsidies and grants). Moreover, this will include the analysis of contracts such as loan agreement, sale contract, lease agreement and connection/Commissioning contracts, as well as more environmental aspect. At last, risks, insurances, liability comprising legal proceedings and guarantees will be studied in this thesis
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Bernier, Ouellet Julien. "Conception, fabrication et validation d'un banc d'essais pour la caractérisation de cellules photovoltaïques sur une large plage de température." Mémoire, Université de Sherbrooke, 2016. http://hdl.handle.net/11143/9800.
Full textAbstract:
L'énergie solaire est une source d'énergie renouvelable et naturellement disponible partout sur terre. Elle est donc tout indiquée pour remplacer à long terme une part importante des combustibles fossiles dans le portrait énergétique mondial. Comme toutes les formes d'énergie utilisées par la société, l'énergie solaire n'échappe pas aux lois économiques et son adoption dépend directement du coût par unité d'énergie produite. Plusieurs recherches et développements technologiques cherchent à réduire ce coût par différents moyens. Une de ces pistes est l'intégration de deux technologies solaires, la technologie photovoltaïque et la technologie thermique, au sein d'un même système.
La conception d'un tel système pose plusieurs défis technologiques, le plus important étant sans contredit la compétition entre la quantité d'électricité produite et la qualité de la chaleur. En effet, ces deux variables varient de manière opposée par rapport à la température~: le rendement des cellules photovoltaïques a tendance à diminuer à haute température alors que la valeur utile de l'énergie thermique tend à augmenter. Une conception judicieuse d'un système photovoltaïque/thermique (PV/T) devra donc prendre en compte et connaître précisément le comportement d'une cellule à haute température.
Le présent projet propose de concevoir un système permettant la caractérisation de cellules photovoltaïques sur une large plage de température. Premièrement, une revue de littérature pose les bases nécessaires à la compréhension des phénomènes à l'origine de la variation de la performance en fonction de la température. On expose également différents concepts de système PV/T et leur fonctionnement, renforçant ainsi la raison d'être du projet.
Deuxièmement, une modélisation théorique d'une cellule photovoltaïque permet de définir grossièrement le comportement attendu à haute température et d'étudier l'importance relative de la variation du courant photogénéré et de la tension en circuit ouvert. Ce modèle sera plus tard comparé à des résultats expérimentaux.
Troisièmement, un banc d'essais est conçu et fabriqué d'après une liste de critères et de besoins. Ce banc permet d'illuminer une cellule, de faire varier sa température de -20 °C à 200 °C et de mesurer la courbe I-V associée. Le système est partiellement contrôlé par un PC et la température est asservie par un contrôleur de type PID. Le banc a été conçu de manière à ce que la source de lumière soit aisément échangeable si un spectre différent est désiré.
Finalement, le comportement du montage est validé en caractérisant une cellule au silicium et une autre à base de InGaP. Les résultats sont comparés aux prédictions du modèle et aux données de la littérature. Une étude d'incertitude permet également de cibler la source principale de bruit dans le système et propose des pistes d'améliorations à ce propos.
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Du, Fayet de la Tour Arnaud. "Analyse économique de l’industrie photovoltaïque : mondialisation, dynamique des coûts, et politiques publiques." Thesis, Paris, ENMP, 2012. http://www.theses.fr/2012ENMP0065/document.
Full textAbstract:
Au cours de la dernière décennie, le marché photovoltaïque a été multiplié par 10, le prix des panneaux solaires réduit de 60%, et la Chine est devenue le premier producteur mondial. L'objectif de cette thèse est d'identifier les mécanismes à l'origine de ces fortes mutations. Grâce à des entretiens auprès d'acteurs de l'industrie photovoltaïque chinoise, et l'analyse de données de brevets, nous expliquons comment la Chine a réussi à acquérir la technologie et le savoir-faire nécessaires à ce succès. Le transfert de technologie a eu lieu grâce au déploiement du marché d'équipement de production et au recrutement de cadres formés dans les pays industrialisés. En revanche, la propriété intellectuelle n'a joué aucun rôle. L'analyse de l'évolution du coût des modules grâce au modèle de courbe d'apprentissage nous permet de prédire une réduction du coût de deux tiers d'ici à 2020. Elle donne des indications quant à la future compétitivité de l'électricité photovoltaïque. Enfin, une attention particulière est portée aux tarifs de rachat de l'électricité, qui ont largement contribué au développement du marché photovoltaïque. Nous analysons leur influence sur le marché et leur capacité à s'adapter à la volatilité du prix des modules, en analysant des séries temporelles. Nous construisons aussi un modèle théorique pour analyser l'influence du comportement stratégique des entreprises sur l'efficacité d'un tarif de rachat. Cela permet de suggérer des recommandations quant à la conception de ces instruments incitatifsIn the last decade, the photovoltaic market was multiplied by 10, module price was reduced by 60%, and China increased its share in cell and module production from almost nothing to more than half. The purpose of this thesis is to shed light on the mechanisms driving these transformations. We analyse how China managed to acquire the photovoltaic technology, relying on interviews with actors of the Chinese photovoltaic industry, and data gathered on patents related to the photovoltaic technology. We show that intellectual property rights did not play a significant role, Chinese firms getting access to the technology by buying manufacturing equipment from industrialised countries, and from labour mobility. The cost decrease is analysed with experience curves models, allowing us to forecast a further cost decrease of two thirds by 2020, provided that the market follows the high predicted expansion. It gives some insight regarding when photovoltaic technology will become competitive. An important attention is dedicated to feed-in tariffs which largely participated in driving the demand so far. Their influence on the photovoltaic market, and their ability to adapt to module price volatility to avoid too attractive profits, is analysed using weekly data. A theoretical model analysing the influence of firms' strategies on the incentive effect of feed-in tariffs allows us to give further recommendations concerning an optimal feed-in tariff scheme
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Alhamed, Mounir. "Utilisation des conducteurs transparents SnO2 et In2O3 dopé Sn dans la conversion de l'énergie solaire." Montpellier 2, 1987. http://www.theses.fr/1987MON20246.
Full textAbstract:
Proprietes electriques et optiques des films minces conducteurs et transparents de sno::(2):f et d'in::(2)o::(3), prepares par pulverisation en phase vapeur. Etude comparative avec d'autres methodes de fabrication (pulverisation cathodique, depot en phase vapeur). Caracterisation des depots prepares sur differents substrats (verre, pyrex, silice fondue). L'ensemble des resultats est interprete dans le cadre du modele classique d'un gaz electronique de druze. Perspectives d'utilisation de ces films pour la conversion photovoltaique (cellules solaires de type sno::(2)-silicium) et photothermique (tandem reflecteur-absorbeur du type molybdene noir-sno::(2))
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Vilela, Mauro Francisco. "Energie photovoltaïque solaire multispectrale : épitaxie de cellule GaAs de haute performance et de diode tunnel GaAs." Grenoble INPG, 1992. http://www.theses.fr/1992INPG0011.
Full textAbstract:
Ce travail s'insere dans le cadre general de la conversion photovoltaique multispectrale de l'energie solaire a tres haut rendement. Le projet implique quatre cellules elaborees a partir de materiaux semiconducteurs iii-v de differentes largeurs de bande interdite (gap) gaas; (al,ga)as; (ga,in)as; (ga,in)(p,as), chaque cellule pouvant etre ainsi adaptee a des bandes spectrales differentes du rayonnement solaire. Un rendement de l'ordre de 40% peut ainsi etre obtenu grace a la mise en serie optique de ces quatre cellules. La presente etude porte plus particulierement sur la cellule gaas, cur du projet quadrispectral du lpses. Une cellule avec un rendement am1 de 26% est obtenue par epitaxie en phase vapeur par pyrolyse d'organometalliques (epvom), une modification de la structure traditionnelle est aussi proposee. Des resultats de cellules gaas sur substrats de substitution (ge et si) sont donnes et une etude de la diode tunnel gaas a ete entreprise en vue d'augmenter la stabilite thermique du composant, l'application etant l'obtention d'un tandem monolithique gaas/(al,ga)as. Enfin, l'etude detaillee du comportement (diffusion, effet memoire) de trois dopants utilises en epvom (te, sn et zn) a ete effectuee
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Fath, Allah Amir. "Regroupement de techniques de caractérisation de matériaux destinés à l’énergie solaire pour optimisation et mesures industrielles." Thesis, Paris 11, 2015. http://www.theses.fr/2015PA112139/document.
Full textAbstract:
Dans le domaine des matériaux utilisés comme absorbeurs dans les dispositifs de conversion de l’énergie solaire on peut distinguer deux grandes filières : les matériaux massifs, dans lesquels domine le silicium cristallin, et les matériaux en couches minces. Ces derniers présentent de nombreux avantages par rapport aux matériaux cristallins. Un de ces avantages est que les technologies utilisées sont moins consommatrices d’énergie ce qui assure un retour sur investissement relativement rapide. En outre, ils peuvent être déposés sur de grandes surfaces. On peut citer comme matériaux le silicium amorphe hydrogéné, les alliages CIGS ou les composés tels que le CdTe. De nouveaux matériaux sont également apparus comme les organiques ou les pérovskites. Toutefois, ils présentent l’inconvénient de donner des dispositifs avec un rendement de conversion plus faible que les matériaux cristallins massifs. C’est pourquoi des recherches sont toujours en cours pour améliorer les propriétés de transport de ces matériaux afin d’optimiser les rendements de conversion des dispositifs associés. Ces recherches passent par une caractérisation des propriétés de transport en lien avec leurs paramètres de fabrication.Au laboratoire GeePs l’équipe "semi-conducteurs en couche mince" a développé de nombreuses techniques de caractérisation de ces couches minces. Parmi ces techniques, essentiellement basées sur les propriétés photoconductrices des films minces, on trouve des mesures de conductivité et photo-conductivité qui donnent aussi accès à l’énergie d’activation et au produit mobilité-durée de vie des porteurs majoritaires. On trouve également la technique de photo-courant modulé qui donne accès à la densité d’états dans la bande interdite ou bien encore une technique d’interférométrie laser (SSPG pour steady state photocarrier grating) qui donne une estimation du produit mobilité-durée de vie des porteurs minoritaires. Les générations lumineuses utilisées (DC, modulée, interférentielle) variant d’une technique à une autre, toutes ces techniques étaient jusqu’à présent réalisées sur différents bancs de mesure, certains permettant des mesures sous vide en fonction de la température, d’autres réalisant les mesures sous atmosphère et température ambiante.Durant cette thèse nous avons regroupé toutes ces techniques sur un même banc de mesure et toutes les caractérisations peuvent maintenant se faire sous vide et en fonction de la température pour différentes formes de générations lumineuses. Ceci assure que les échantillons sont mesurés dans les mêmes conditions et que tous les paramètres obtenus concernent bien un même état donné du film étudié. Ceci est particulièrement indispensable pour les matériaux organiques ou les pérovskites dont les qualités peuvent se dégrader par exposition prolongée à l’air ambiant. Ce nouveau banc de mesure a nécessité des développements mécaniques (réalisation d’un nouveau cryostat, réalisation d’un système automatique d’interférences à pas variable), techniques (utilisation d’un modulateur électro-optique pour produire les générations lumineuses désirées) et informatiques (pilotage et contrôle de l’ensemble du système, prise de mesure automatique).Nous présentons tout d’abord les développements théoriques de chacune des techniques afin de préciser quel(s) paramètre(s) on peut en déduire et leurs conditions de mesures. Puis, dans une seconde partie nous présentons les développements techniques que nous avons réalisés pour assurer de bonnes conditions de mesure. Enfin, nous présentons les caractérisations réalisées et les résultats expérimentaux que nous avons obtenus sur différents types de films minces. Un matériau a particulièrement été employé pour valider les nouvelles mesures, le silicium amorphe hydrogéné, mais nous avons également étudié des matériaux comme des pérovskites, P3HT:PCBM (organique) ou encore Sb₂S₃In the field of materials used as absorbers in solar energy conversion devices there are two major sectors: bulk materials in which dominates the crystalline silicon (c-Si) and thin film materials. These latters have many advantages over crystalline materials. One of these advantages is that the technologies used are less energy demanding which ensure a relatively quick payback. Furthermore, they can be deposited over large areas. Some thin films to be mentioned are the hydrogenated amorphous silicon, CIGS alloys or compounds such as CdTe. New materials have also emerged as organic blends or perovskites. However, they have the disadvantage to lead to devices with lower conversion efficiency than c-Si. This is why researches are ongoing to improve the transport properties of these materials to optimize the conversion efficiencies of the associated devices. These researches pass through a characterization of the transport properties in connection with manufacturing parameters.In GeePs laboratory the "thin film semiconductor" team has developed many characterization techniques for these thin films. Among these techniques, mainly based on their photoconductive properties, one finds conductivity and photoconductivity measurements that provide also access to the activation energy and the mobility-life time product of the majority carriers. There is also the modulated photocurrent technique that gives access to the density of states in the band gap or even a laser interferometry technique (SSPG for steady state photocarrier grating), which gives an estimate of the mobility-life time product of minority carriers. The light generations used (DC, modulated, interference) varying from one technique to another, all these techniques were previously performed on different benches, some enabling temperature dependent measurements under vacuum, other making measurements under atmospheric pressure at room temperature.During this thesis we gathered all these techniques on the same measurement bench and all the characterizations can now be done under vacuum and depending on temperature for different "shapes" of light generation. This ensures that the samples are measured under the same conditions and that all the parameters obtained well relate to the same given state of the studied film. This is particularly essential for organic materials or perovskites whose quality can be deteriorated by long term exposure to ambient air. This new bench required mechanical (construction of a new cryostat, realization of an automatic interference system with variable grating period), technical (use of an electro-optic modulator to produce the desired light generation) and software (control of the entire system, automatic measurement) developments.We first present the theoretical developments of each technique to clarify which parameter(s) can be deduced and its measurement conditions. Then, in a second part we present the technical developments we have made to ensure good measurement conditions. Finally, we present the characterizations performed and the experimental results we obtained on different types of thin films. A material was particularly used to validate the new measurements, hydrogenated amorphous silicon, but we also studied materials such as perovskites, P3HT:PCBM (organic) or Sb₂S₃
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Vallance, Loïc. "Synergie des mesures pyranométriques et des images hémisphériques in-situ avec des images satellites météorologiques pour la prévision photovoltaïque." Thesis, Paris Sciences et Lettres (ComUE), 2018. http://www.theses.fr/2018PSLEM064/document.
Full textAbstract:
L’exploitation de l’énergie solaire soulève des défis liés à la nature variable de la res- source concernée : le rayonnement solaire. Son comportement intermittent est un problème pour la gestion des centrales photovoltaïques et du réseau électrique. L'une des solutions largement envisagées est la prévision de la production photovoltaïque à différents horizons.L'objectif de cette thèse est d'explorer de nouvelles voies pour améliorer les prévisions existantes du rayonnement solaire, pour des horizons allant de quelques minutes à quelques heures, en exploitant les synergies possibles entre les mesures pyranométriques, les images hémisphériques du ciel prises depuis le sol et les images acquises par les satellites météorologiques géostationnaires. Ces deux types d’images ont des couvertures spatiales, des résolutions spatio-temporelles et des points de vue très différents.L’approche proposée dans cette thèse exploite cette différence de points de vue afin d’affiner la géolocalisation des nuages en 3D par stéréoscopie, dont l’évolution des ombres peut alors être estimée et prévue. Un simulateur géométrique de la méthode a été développé et permet d’en identifier certains avantages et limitations. La géolocalisation des nuages appliquée à des données réelles a permis d’élaborer des schémas d’estimations et de prévisions prometteurs du rayonnement solaire incident. Enfin, pour compléter l’analyse usuelle de ces performances de prévision, deux nouvelles métriques ont été proposées dans l’optique de quantifier deux notions essentielles : le respect du suivi des rampes et l’alignement temporel de la prévision par rapport à la mesureThe exploitation of solar energy raises challenges related to the variable nature of the resources involved: the incident solar irradiance. Its intermittent behavior is an is- sue for photovoltaic power plants and grid management. One of the solutions that have been widely considered is the forecast of photovoltaic production at different time horizon.The aim of this thesis is to explore new ways for improving the existing solar irradiance forecasts, for horizons ranging from the present moment to few hours, by exploiting possible synergies between pyranometric measurements, hemispherical images of the sky taken from the ground and images acquired by geostationary meteorological satellites. These two types of images have completely different spatial coverage, spatio-temporal resolutions and are taken from two different locations.The proposed approach in this thesis exploits this difference in points of view in order to geolocate the clouds in 3D by stereoscopy, which shadows’ location and motion can then be estimated and forecasted. A geometric simulator of the method has been developed to identify some of the advantages and limitations of this approach. The geolocation of clouds applied to real data made it possible to develop promising estimates and forecasts of incident solar irradiance. Finally, to complete the usual analysis of forecasting performances, two new metrics have been proposed in order to quantify two essential notions: the ability to monitor the ramps and the temporal alignment of the forecast with the measurements
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Pasquet, Nicolas. "Pour une compréhension complexe des processus de bifurcation technologique : le temps-devenir : le cas de l'énergie solaire photovoltaïque." Châtenay-Malabry, Ecole centrale de Paris, 2002. http://www.theses.fr/2002ECAP0946.
Full textAbstract:
Cette recherche a pour objet d'étude et de connaissance la technique entendue comme système. Elle s'inscrit dans le fil de questionnements sur le changement, le temps, la nouveauté et la complexité des objets techniques tels qu'ils nous apparaissent quotidiennement. Ce travail se fixe pour projet de rendre plus lisible et intelligible les processus de bifurcation technologique à l'œuvre dans la remise en cause des situations de verrouillage technologique, plus particulièrement en se basant sur l'étude du cas de l'énergie solaire photovoltai͏̈que. Cette recherche intéresse les Sciences de Gestion, et à plus forte raison le Management Stratégique de l'Innovation et de la Technologie, dans la mesure où les entreprises cherchent à se doter d'outils stratégiques capables d'éclairer l'avenir afin de s'adapter le plus rapidement et le plus efficacement possible à un environnement turbulent. Le modèle auquel nous parvenons permet de réconcilier à la fois le global et le local, de dévoiler les multiples dimensions de la technique, et d'envisager la nouveauté en devenir au-delà d'une simple apparence. Plus encore, il réhabilite la notion d'évènement, perçue comme étant la rencontre entre le temps des opportunités et l'espace des possibles.
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Nourdine, Ali. "Matériaux polymères pour cellule solaire photovoltaïque organique : vers un nouveau procédé de mise en forme par extrusion de multicouches." Grenoble INPG, 2010. http://www.theses.fr/2010INPG0114.
Full textAbstract:
Les performances des cellules solaires photovoltaïques organiques dépendent de la morphologie de la couche active et de l’organisation des deux matériaux donneur et accepteur utilisés. L’optimisation de celles-ci implique un accroissement de la surface de l’interface donneur/accepteur et la maîtrise de la taille des domaines. Une nouvelle approche pourrait consister à réaliser une organisation forcée sous forme de nano-multicouches de deux polymères donneur et accepteur. Le travail présenté dans cette thèse s’intègre dans un projet à plus long terme qui est la mise au point d’un nouveau procédé sans solvant pour l’élaboration de cellules solaires photovoltaïques organiques nano-multicouches de type polymère donneur/polymère accepteur : l’extrusion. L’objet de cette thèse a consisté à choisir, synthétiser et étudier deux polymères photo-actifs donneur et accepteur « extrudables » et utilisables en cellules solaires : le poly(3-octylthiophène) comme polymère donneur et le polystyrène greffé par un taux optimisé en fullerène C60 comme polymère accepteur. Les travaux ont été réalisés au sein de l’Institut National de l’Energie Solaire (INES), et se sont déroulés en trois phases. La première partie du travail a consisté à synthétiser et caractériser une série de polymères accepteurs avec différents taux de C60. Puis, outre l’étude des propriétés physicochimiques, nous nous sommes intéressés à leurs propriétés photovoltaïques (mesures de mobilité, tests en cellules solaires). Enfin, leurs comportements rhéologiques ainsi que leurs températures caractéristiques ont été étudiés afin de vérifier leur capacité de mise en œuvre et d’assemblage par extrusionThe performance of organic photovoltaic solar cells depends on the active layer morphology and the arrangement of the donor and acceptor. Increasing the amount of donor/acceptor interface and reducing the size of the domains optimize the photovoltaic efficiencies. A new approach could consist in using nano-multilayers of donor and acc¬¬¬eptor polymers by forced assembly. The work presented in this thesis is part of a broader project, which consists in developing a new solvent-free process for production of nano-multilayers organic solar cells alternating donor and acceptor layers. More specifically, the aim of this thesis was to select, synthesize and study photoactive and extrudable donor and acceptor polymers. Poly(3-octylthiophene) was chosen as the donor polymer and polystyrene grafted by an various percentage of fullerene C60 as the acceptor polymer. This work was realised at the National Institute of Solar Energy (INES), and was organized in three steps. The first part focused on synthesis and characterization of various acceptor polymers with different percentages of C60. Both physicochemical and photovoltaic properties (electron mobility, tests in solar cells) were characterized. Finally, the rheological behaviour and characteristic temperatures were studied to confirm their plausible processability by extrusion
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Mesguich, Frederic. "Stratégie innovante pour la mise en forme de nanostructures TiO2/Au à propriétés synergétiques pour le photovoltaïque." Phd thesis, Université Pierre et Marie Curie - Paris VI, 2014. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00978847.
Full textAbstract:
Actuellement, le secteur des nanotechnologies est en développement intense. Les nanoparticules de dioxyde de titane et d¿or occupent une part importante de ce secteur, avec des applications utilisant principalement leurs propriétés optiques et catalytiques. Les synergies pouvant exister entre les nanoparticules d¿or et leur support, en particulier via l¿effet plasmon, permettent de modifier la réponse optique de dispositifs catalytiques ou photovoltaïques. Une nouvelle technique polyvalente de mise en forme de film mésoporeux à base de nanoparticules de dioxyde de titane et d¿or a été développée. L¿utilisation de différentes méthodes de synthèse des nanoparticules a permis le contrôle de la morphologie et des propriétés physiques des films déposés par centrifugation. Finalement, l¿adéquation de ces films à leur utilisation en tant qu¿anode de cellules solaires à colorant a été évaluée.
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Notton, Gilles. "Contribution à l'étude des systèmes de production autonome d'énergie utilisant la conversion photovoltaique." Corte, 1992. http://www.theses.fr/1992CORT3005.
Full textAbstract:
L'intrant et l'extrant d'un système énergétique à source renouvelable étant généralement aléatoires en fonction du temps, de tels systèmes nécessitent des méthodes d'optimisation particulières. A l'aide de données de rayonnement solaire et de profils de consommation journaliers et sur la base d'une approche systémique globale, le fonctionnement du système photovoltaïque est simule. La contrainte d'autonomie du système conduit à une infinité de configurations possibles, des contraintes physico-techniques supplémentaires permettent une réduction du domaine de configurations. Enfin, l'ajout du paramètre cout de revient du kWh et la contrainte de minimisation de celui-ci permettront d'obtenir le meilleur système. Apres une étude du rayonnement solaire global, de l'influence de la répartition temporelle de la consommation et du pas de temps de simulation, l'attention est portée sur l'important excèdent énergétique produit par le système photovoltaïque autonome optimise. L'amélioration du bilan énergétique global de l'installation passe par une diminution de l'énergie perdue et du taux de couverture solaire, ce qui implique l'utilisation d'une source auxiliaire d'énergie. La méthode de dimensionnement est étendue aux systèmes bi-sources solaires/groupe électrogène et la contribution de chacune d'entre elles est optimisée. Le système hybride est comparé à d'autres systèmes de production décentralisée d'électricité. La méthodologie est testée et validée sur un système hybride existant: la centrale PV de Paomia-Rondulinu d'une puissance crête installée de 44 kW.
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Poize, Guillaume. "Élaboration et caractérisation de dispositifs photovoltaïques hybrides à base de nanoparticules de ZnO : vers un contrôle de la nanostructuration p-n de la couche photovoltaïque." Aix-Marseille 2, 2009. http://theses.univ-amu.fr.lama.univ-amu.fr/2009AIX22104.pdf.
Full textAbstract:
Dans ce travail, nous avons étudié les propriétés photovoltaïques des cellules solaires hybrides à base de nanoparticules de ZnO. Dans la première approche, des nanoparticules de formes différentes ont été mélangées avec le polymère poly-(3-hexylthiophène) (P3HT) pour réaliser un réseau interpénétré p-n hybride. Dans la seconde approche, le P3HT a été remplacé par une monocouche de molécules semi-conductrices organiques de type p, directement greffées sur les nanobâtonnets de ZnO. Les études sur les propriétés photovoltaïques du mélange ZnO–P3HT ont montré que la morphologie de la couche photoactive est très sensible à la concentration du méthanol initialement présent dans la synthèse du ZnO. Le meilleur rendement obtenu en utilisant des nanobilles de 4 nm de diamètre est de 0,8% à l'air avec un rendement externe autour de 48 % au maximum d'absorption du P3HT. Cependant les analyses détaillées ont montré que les nanobâtonnets de ZnO favorisent le transport des électrons ainsi que la cristallisation du P3HT. De plus, nous avons trouvé une stabilité à l'air supérieure pour des dispositifs à base de nanobâtonnets. Pour mieux contrôler la nanostructuration de la jonction p-n interpénétrée, nous avons fabriqué des cellules solaires à base de nanostructures p-n coaxiales hybrides. Ces nanostructures sont obtenues par le greffage d'une monocouche organique semi-conductrice de type p directement sur les nanobâtonnets de ZnO et permettent de définir l'interface p-n au niveau d'un nanobâtonnet. Ces jonctions p-n interpénétrées auto-assemblés ont permis d'obtenir des cellules solaires présentant un rendement de 0,1 % à l'air et des rendements quantiques externes de l'ordre de 15%First, nanoparticles with different shape were simply mixed with the polymer poly-(3-hexylthiophene) (P3HT) in order to realize an interpenetrating hybrid p-n network. Second, P3HT was replaced by a shell of organic semiconductor created by grafting an organic molecule to the surface of the ZnO nanorods. Studies of the photovoltaic properties of the ZnO-P3HT system have shown that the morphology of the photoactive layer is very sensitive to the methanol concentration initially present during the ZnO synthesis. The highest device efficiency of 0. 8% was obtained using nanodots with 4 mm of diameter in air with external quantum efficiency around 48% at the maximum of absorption of P3HT. Detailed analyses have shown that using ZnO nanorods improve the transport of electrons as well as the cristallinity of P3HT. Furthermore, we found that the device stability in air is markedly superior for devices using nanorods. Solar cells were fabricated to test the nanoscale control of the p-n junction morphology possible through the use of the coaxial p-n architecture. These nanoscale controls were obtained by creating a monolayer of grafted organic molecules directly to the surface of the ZnO nanorods and let to define the p-n interface at the level of one nanorod. Examples of these interpenetration selfassembled p-n junctions have demonstrated efficiencies of 0. 1% in air with a maximum external quantum efficiency of 15%
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Barth, Vincent. "Dipyrrométhènes métallés (Co,Ni,Cu) et dipyrannilidènes : de nouveaux matériaux organiques pour la conversion photovoltaïque de l'énergie solaire." Thesis, Paris 6, 2014. http://www.theses.fr/2014PA066405/document.
Full textAbstract:
Aujourd'hui, les meilleurs résultats obtenus avec des cellules photovoltaïques organiques atteignent plus de 10 %, et possèdent de nombreux avantages sur les cellules classiques à base de silicium (faibles coûts énergétique et financier, substrats légers et flexibles). Cependant, de nombreux défis technologiques restent à relever. La recherche de nouvelles molécules absorbantes et efficaces pour le photovoltaïque en est un exemple. Nous nous sommes ainsi intéressés à une famille de dipyrrométhènes métallés (Co, Ni, Cu). C'est un système stable, ?-conjugué et fortement absorbant. Après avoir mis au point un protocole de synthèse et caractériser ces complexes, nous avons pu confirmer le caractère semi-conducteur de ces molécules. Malheureusement, les résultats PV sont restés bien en deçà de nos espérances. Un autre aspect limitant du photovoltaïque organique provient des problèmes d'injection de charges à l'interface anodique. Dans le travail que nous présentons, nous avons étudié une famille de molécules, les dipyrannylidènes, comme couche interstitielle anodique pour collecter les trous au sein d'une cellule solaire organique. Une étude en AFM a permis de mettre en évidence une nano-structuration remarquable d'une couche préparée par évaporation sous vide. Les cellules photovoltaïques préparées avec cette couche interstitielle se sont avérées très efficaces. Enfin, des expériences en photoémission ont été réalisées (synchrotron SOLEIL) afin de comprendre le fonctionnement de cette couche et l'importance de sa structurationToday, organic photovoltaic solar cells reach more than 10% yield, and have many advantages over conventional silicon cells (low energy and financial cost, lightweight and flexible substrates). However, many technical challenges remain. Finding new and effective absorbing molecules for photovoltaics is one of them. We first studied a new family of molecules, metallated (Co, Ni, Cu) dipyrromethene. These molecule are stable, π-conjugated and highly absorbent. Having developed a protocol synthesis and characterized these complexes, we confirmed the semiconductor behaviour of these molecules. Unfortunately, the PV results were well below our expectations. Another aspect limiting the organic photovoltaic technology comes from problems of charge injection at the anodic interface. In this work we present a family of molecules, dipyrannylidenes as anodic interfacial layer to collect holes in an organic solar cell. An AFM study has highlighted a remarkable nanostructuring prepared by a vacuum evaporation layer. Photovoltaic cells made with this interstitial layer proved very effective. Finally, experiments were performed in photoemission (SOLEIL synchrotron) to understand the functioning of this layer and the importance of its structure
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El-Yahyaoui, Sara. "Photovoltaïque à concentration : optimisation de l'étage secondaire." Electronic Thesis or Diss., Université de Lorraine, 2021. http://www.theses.fr/2021LORR0068.
Full textAbstract:
Le Photovoltaïque à concentration (CPV) est l’un des moyens les plus prometteurs de générer l’énergie propre à des coûts potentiellement très réduits. Son idée consiste principalement à utiliser des éléments optiques pour concentrer les rayons solaires sur des cellules multi-jonctions de petites tailles pour profiter de leurs rendements élevés. Une architecture optique typique pour un concentrateur CPV est formée par : un premier élément optique appelé élément optique primaire qui recueille les rayons directs du soleil, il peut être soit réfractif ou réfléchissant. Et un élément optique secondaire qui reçoit la lumière du primaire et la renvoie à la cellule, l’ajout de cet élément dans un système CPV aide à élargir l’angle d’acceptance et à homogénéiser la distribution de l’irradiance sur la cellule. C’est dans ce contexte que s’inscrit notre travail de recherche qui porte sur le CPV à deux étages à base des lentilles de Fresnel comme POE et de différentes formes géométriques comme secondaire. Nous avons réalisé une étude comparative de quatre concentrateurs à base de la lentille de Fresnel, dédiés aux systèmes photovoltaïques à haute concentration. Ces quatre concentrateurs sont formés de la même lentille de Fresnel comme élément optique primaire et quatre secondaires : CPC, CCPC, pyramide et cône. Quatre matériaux avec des indices de réfraction différents ont été considérés. La lentille a un diamètre d = 350mm et une distance focale f = 265mm. Nos simulations sont effectuées à l’aide du logiciel de traçage de rayons TracePro. Les résultats ont montré que la pyramide était le SOE le plus performant. Pour les tests expérimentaux nous avons conçu des prototypes de petites tailles, une analyse paramétrique a été réalisée pour mettre en évidence les principales performances de l’élément secondaire. Des bancs de mesure ont été montés pour comparer les efficacités optiques et électriques des différents prototypes. Les résultats montrent que les rendements optiques mesurés et les angles d’acceptance des unités CPV étaient très proches de ceux des simulations optiques. La pyramide offre la meilleure efficacité optique (80,81%) et le plus grand angle d’acceptance (2,03°). Les mesures électriques ont également confirmé que la meilleure solution pour l’optique secondaire est la pyramide car elle accorde une puissance et un rendement électriques plus élevés. Les efficacité optique et électrique obtenues sont respectivement 80,81% et 31%, ces résultats correspondent aux meilleures efficacités enregistrées dans la littératureConcentrating Photovoltaics (CPV) is one of the most promising ways to generate clean energy at potentially reduced costs. The main idea is to use optical elements to concentrate the solar rays on a multi-junction solar cells to take advantage of their high efficiencies. Concentrators for CPV can have very different architectures and optical elements, resulting in a wide variety of possible designs. A typical optical architecture for a CPV concentrator is formed by: a first optical element called the primary optical element (POE) which collects the direct rays of the sun, it can be either refractive or reflective. And a secondary optical element (SOE) that receives light from the primary and sends it to the cell. The main role of this element in a CPV unit is to broaden the angle of acceptance and to homogenize the irradiance distribution on the solar cell. Our research thematic deals with this kind of solar concentrators, it concerns the design, testing and optimization of two-stage CPV units, that use a Fresnel lens as POE. After a detailed bibliographic study, we carried out a comparative study of four solar concentrators dedicated to high concentration photovoltaic systems. These four concentrators are formed from the same Fresnel lens associated to four secondaries: a compound parabolic concentrator (CPC), a crossed compound parabolic concentrator (CCPC), a pyramid and a cone. Four materials with different refractive indices were considered. The Fresnel lens has a diameter d = 350mm and a focal length f = 265mm. Our simulations are performed using the TracePro ray tracing software. The results showed that the pyramid was the best performing SOE. For the experimental test we designed small size prototypes, a parametric analysis was carried out to highlight the main performances of the secondary element, as it is the most critical element in the CPV unit. Experimental set ups have been realized for the indoor and outdoor measurements and characterization of the prototypes. The results show that the measured optical efficiencies and acceptance angles of the CPV units were very close to those obtained by optical simulations. The pyramid gives the best optical efficiency and the widest angle of acceptance. Electrical measurements also confirmed that the best solution for the secondary optic is the pyramid because it shows the higher electrical power and the efficiency. The optical and electrical efficiencies reach respectively 80,81% and 30.77%, these results correspond to the best efficiencies recorded in the literature
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Schutz-Kuchly, Thomas. "Investigation du silicium de qualité solaire de type n pour la fabrication de cellules photovoltaïques." Phd thesis, Aix-Marseille Université, 2011. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00809386.
Full textAbstract:
Ce travail étudie le potentiel du silicium de type n purifié par voie métallurgique pour la fabrication de cellules photovoltaïques à bas coût. Les teneurs élevées en dopants conduisent à de faibles valeurs de résistivité, ainsi qu'à une diminution de la durée de vie des porteurs de charge. La fabrication de cellules photovoltaïques a permis d'obtenir des rendements de conversion variant de 13.7% à 15.0% sur 148.6cm². Avec un procédé de fabrication amélioré, des rendements de 16.0% pourraient être obtenus. La résistivité des plaquettes a été identifiée comme facteur limitant les performances des cellules. Le co-dopage au gallium a été proposé pour augmenter la gamme de résistivité. Les cellules photovoltaïques réalisées montrent une excellente stabilité sous illumination et de faibles coefficients en température de la tension de circuit-ouvert. Ces travaux de thèse ont permis de définir le potentiel du silicium de type n purifié par voie métallurgique et de définir les spécifications nécessaires initiales au niveau de la charge à purifier pour permettre la fabrication de cellules photovoltaïques efficaces.
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Du, Fayet de la Tour Arnaud. "Analyse économique de l'industrie photovoltaïque : mondialisation, dynamique des coûts, et politiques publiques." Phd thesis, Ecole Nationale Supérieure des Mines de Paris, 2012. http://pastel.archives-ouvertes.fr/pastel-00818317.
Full textAbstract:
Au cours de la dernière décennie, le marché photovoltaïque a été multiplié par 10, le prix des panneaux solaires réduit de 60%, et la Chine est devenue le premier producteur mondial. L'objectif de cette thèse est d'identifier les mécanismes à l'origine de ces fortes mutations. Grâce à des entretiens auprès d'acteurs de l'industrie photovoltaïque chinoise, et l'analyse de données de brevets, nous expliquons comment la Chine a réussi à acquérir la technologie et le savoir-faire nécessaires à ce succès. Le transfert de technologie a eu lieu grâce au déploiement du marché d'équipement de production et au recrutement de cadres formés dans les pays industrialisés. En revanche, la propriété intellectuelle n'a joué aucun rôle. L'analyse de l'évolution du coût des modules grâce au modèle de courbe d'apprentissage nous permet de prédire une réduction du coût de deux tiers d'ici à 2020. Elle donne des indications quant à la future compétitivité de l'électricité photovoltaïque. Enfin, une attention particulière est portée aux tarifs de rachat de l'électricité, qui ont largement contribué au développement du marché photovoltaïque. Nous analysons leur influence sur le marché et leur capacité à s'adapter à la volatilité du prix des modules, en analysant des séries temporelles. Nous construisons aussi un modèle théorique pour analyser l'influence du comportement stratégique des entreprises sur l'efficacité d'un tarif de rachat. Cela permet de suggérer des recommandations quant à la conception de ces instruments incitatifs.
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Besson, Pierre. "Compréhension des comportements électrique et optique des modules photovoltaïques à haute concentration, et développement d’outils de caractérisations adaptés." Thesis, Lyon, 2016. http://www.theses.fr/2016LYSEI013/document.
Full textAbstract:
Le travail de thèse effectué a pour objectif d'amener vers une meilleure compréhension des comportements électrique et optique des modules CPV, dans des conditions environnantes variables. La première partie est consacrée à l’étude de la performance des modules en conditions réelles de fonctionnement. Quatre technologies de module, toutes équipées de cellules triple-jonctions, mais de concentrateurs optiques différents, ont été testées en extérieur sur des périodes de un mois à deux ans. Les résultats montrent que la sensibilité à la température de lentille, la température de cellule et au spectre incident varie selon le type d'architecture optique. La sensibilité la plus importante à la température de lentille a été obtenue pour un dispositif sans optique secondaire. Le coefficient en température de la tension Voc a été calculé et varie entre les technologies. Enfin, les variations importantes de facteur de forme avec le spectre incident observées pour une technologie, mettent en évidence la nécessité d'étudier les phénomènes de non-uniformités d'irradiance sur la cellule. Dans une deuxième partie, le développement d’un banc de test en intérieur permettant de mesurer les performances électriques et optiques est présenté. Ce banc a pour objectif de permettre la reproduction des conditions réelles de fonctionnement des modules de façon contrôlée en intérieur. Un système d’imagerie est utilisé pour déterminer la distribution spatiale et spectrale d’irradiance sur la cellule. Associé à un traceur de courbes IV, il vise à caractériser les effets de flux non-uniformes sur la cellule. Le banc de mesure a pour avantage de découpler les paramètres d’études, telles que la température de la lentille et la température de la cellule, et permet ainsi de décorréler leurs effets respectifs sur l'ensemble optique-cellule, ce qui n’est que difficilement possible sur des mesures en extérieur. Le procédé de calibration et la validation du dispositif sont détaillés dans le manuscrit. Enfin, dans une dernière partie, le banc développé est utilisé pour caractériser trois différents dispositifs CPV : un sans optique secondaire, et deux avec des optiques secondaires différentes. Les impacts de la distance lentille-cellule et de la température de lentille sur les performances de la cellule sont quantifiés optiquement et électriquement. Les résultats montrent comment ces paramètres modifient la distribution de densités de courant des sous-cellules, et donc le comportement électrique du dispositif. Ils soulignent plus spécifiquement comment les non-uniformités spectrales et spatiales affectent les performances de la cellule pour les différents concentrateurs. Le dispositif sans optique secondaire montre une sensibilité importante à la température de la lentille et la distance optique primaire-cellule, qui se traduit par une perte de production d'énergie dans des conditions réelles de fonctionnementThe goal of this doctoral thesis is to bring answers to a better understanding of the electrical and optical behavior of CPV modules, under different operating conditions. In the first part, a study on module performance under real conditions is presented. Using an outdoor automated test bench, the sensitivity of four different CPV module technologies to most operating conditions relevant to CPV systems has been studied, namely DNI, spectrum, cell and lens temperature and clearness of the sky. In order to isolate the influence of a single operation parameter, the analysis of outdoor monitoring data from one month to two years is performed. The results show how the optical design influences the sensitivity of the electrical parameters to the mentionned operating conditions. The effect of lens temperature on cell current has been found to be maximum for the CPV module without Secondary Optical Element. Also the $V_{oc}$ thermal coefficient was found to vary between module technologies. Finally, the important variations of the fill factor for one technology underlines the need of studying non-uniformities effects on the cell performance. According to the results observed outdoors, an indoor tool was developed in order to uncorrelate outdoor parameters. A test bench that measures multi-spectral irradiance profiles, through CMOS imaging and bandpass filters in conjunction with electrical $IV$ curves, is used as a mean to visualize and characterize the effects of chromatic aberrations and nonuniform flux profiles under controllable testing conditions. The bench allows decoupling the temperatures of the Primary Optical Element and cell allowing the analyze of their respective effects on optical and electrical performance. In varying the temperature of the Primary Optical Element, the effects on electrical efficiency, focal distance, spectral sensitivity, acceptance angle, or multi-junction current matching profiles can be quantified. Calibration procedures and validation process are detailed. Finally, the developed testbench is used for analyzing the behvaior of three different CPV devices : one without Secondary Optical Element, and two with different Secondary Optical Elements. The impacts of cell position and lens temperature on the cell performance are quantified optically and electrically. The results show how these parameters modify the current density distribution of the subcells, and hence the electrical behavior of the device. They underline more specifically how spectral and spatial non-uniformities affect the cell performance for the different devices. The device without SOE shows a strong sensitivity to lens temperature and POE-cell distance, that will correspond to a decrease of energy production under real conditions of operation
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Bounaas, Lotfi. "Etude et intégration de matériaux avancés pour la passivation face arrière de cellules photovoltaïques minces." Thesis, Aix-Marseille, 2014. http://www.theses.fr/2014AIXM4324.
Full textAbstract:
L'objectif d'amélioration des performances de cellules solaires sur des substrats de silicium cristallin de plus en plus en minces (< 200 µm) est indispensable à la réduction des coûts du module et donc à l'essor du photovoltaïque à l'échelle mondiale. Cette thèse se propose de répondre à la problématique d'amincissement des plaquettes sur substrats monocristallins (Cz) de type p de grande surface (239 cm2 - 180 µm) par le développement d'une structure en face arrière capable de générer un rendement de conversion élevé tout en limitant le degré de complexité du procédé de fabrication de la cellule. La solution explorée est celle des cellules à face arrière passivée et contacts localisés et les schémas de passivation étudiés s'appuient sur l'utilisation d'empilements diélectriques à base d'oxydes de silicium (SiO2) et d'aluminium (Al2O3) couplés au nitrure de silicium (SiNx). Ces travaux ont pour objectif d'optimiser les propriétés de passivation des couches diélectriques tout autant que les briques technologiques nécessaires à leur intégration dans la structure de cellule finale (conditionnement de surface, ablation laser sélective, métallisation par sérigraphie). Le procédé de fabrication résultant a permis d'obtenir des cellules avec un rendement de conversion de 19.1% pour l'empilement SiO2/SiNx. Il est cependant démontré que les limitations des performances de cette structure peuvent être partiellement compensées en introduisant une couche d'alumine, permettant d'atteindre un rendement remarquable de 19.5% (+0.4% par rapport à une structure standard)Improving the solar cell efficiency on thin wafers (< 200 µm) has become a must in the industry in order to reduce the module cost and enhance the photovoltaics field growth worldwide. This work addresses the issues regarding the thickness reduction of large monocrystalline p-type wafers (239 cm2 - 180 µm) by developing a back side architecture capable of increasing the efficiency while limiting the cell fabrication level of complexity. Thus back passivated and local contacts, also known as PERC-type, solar cells are investigated. Those include passivation schemes relying on the use of dielectric stacks based on silicon oxide (SiO2), aluminum oxide (Al2O3) both coupled with silicon nitride layers (SiNx). This PhD study attempts to carry out an optimization of the passivation properties as well as of the technological steps required for a proper integration in the final cell structure (surface preparation, selective laser ablation, screen-printing metallization). The resulting optimized process led to the fabrication of solar cells displaying an 19.1% conversion efficiency by using SiO2/SiNx layers. Nevertheless it was shown evidence that the limited electrical performances can be overcome by introducing an Al2O3 layer, eventually reaching a remarkable 19.5% efficiency. This represents an absolute gain efficiency of +0.4% compared to the standard full-area Al-BSF solar cell architecture
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Larkin, Dominic. "Banc d’essai pour caractérisation en conditions réelles extérieures de modules en concentration photovoltaïque." Mémoire, Université de Sherbrooke, 2017. http://hdl.handle.net/11143/10505.
Full textAbstract:
Face aux sources d’énergie épuisables et polluantes, la production d’électricité par énergie solaire à concentration photovoltaïque (CPV) connaît depuis 2010 une croissance significative.
Les systèmes ayant les plus hauts rendements (< 29%) sont constitués de trackers à deux axes combinés à des modules à modules (CPV) allant de 300x à 2500x, intégrant des cellules PV à triple jonction, dont l’efficacité mesurée en laboratoire est supérieure à 35%. Les pertes des systèmes sont dues aux conditions de fonctionnement extérieures fluctuantes, parmi lesquelles : la température, le contenu spectral du flux lumineux, la taille variable du disque solaire et la précision du suivi soumis à des limites physiques et des charges de vents variables. L’industrie tente de pallier à ces difficultés par des dispositifs à concentrations optique à angle d’acceptance (AA) large.
Mais la caractérisation en laboratoire de tout dispositif doit être complétée par des tests en conditions externes. Ce projet consiste en la conception et la réalisation d’un banc d’essai extérieur de caractérisation de modules CPV, sous conditions réelles et variables, au moyen de tests I-V. Les données sont archivées sur une base de données, et prétraitées pour analyses des résultats. Les objectifs de caractérisation ont été atteints, soit le positionnement ponctuel précis en azimut et en élévation lors d’un test I-V, la répétition de cette étape selon des protocoles ajustables. Six dispositifs CPV à large AA ont été caractérisés en même temps (plus de 146 000 lectures). Des suggestions sont faites pour corriger les problèmes rencontrés. Des questions de recherches ultérieures sont posées, l’ensemble confirmant la pertinence de ce type de banc d’essai.
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Dakyo, Brayima. "Étude et réalisation de dispositifs à commande numérique pour l'alimentation d'une machine synchrone à aimants permanents par générateur photovoltaïque : stratégies de commande pour le pompage au fil du soleil." Le Havre, 1988. http://www.theses.fr/1988LEHA0003.
Full textAbstract:
La notion de degré de liberté pour l'optimisation de la conversion d'énergie est introduite et reliée aux différents dispositifs utilisables pour associer la machine synchrone au générateur. La réalisation de ces dispositifs associés à une commande numérique par microordinateur flexible et conviviale est décrite. Les fonctionnements et stratégies de commande sont étudies pour deux types de systèmes : alimentation par onduleur de courant a thyristor, a commutation naturelle avec un ou deux degrés de liberté; l'alimentation en tension ou en courant par un onduleur de tension MLI en technologie Mosfet.
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Bechu, Solène. "Etude et caractérisation de couches minces photosensibles organique-inorganique à base de titane pour la conversion de l'énergie solaire." Thesis, Nantes, 2016. http://www.theses.fr/2016NANT4025/document.
Full textAbstract:
Ce travail porte sur l'étude et la mise en forme de sols gels photosensibles d'oxyde de titane. Ces oxydes de titane ont la particularité de présenter, après réduction du Ti(IV) en Ti(III), un niveau intermédiaire dans leur bande interdite. Ils peuvent ainsi être des candidats potentiels pour des applications photovoltaïques, notamment pour la troisième génération de cellules solaires, visant à dépasser le rendement théorique de Schokley-Queisser. Ces oxydes ont déjà pu être caractérisés en volume lors de précédents travaux au sein de l'Institut des Matériaux Jean Rouxel, mais ont été étudiés sous la forme de couches minces pour la première fois lors ce travail. Dans un premier temps, une étude par spectroscopies Infra-Rouge et Raman a été mise en place afin d'étudier le mécanisme de polycondensation de ces sols en gels d'oxydes de titane. Puis, une caractérisation des couches minces de ce sol-gel est réalisée à la fois par spectroscopie Infra-Rouge, Raman et par XPS. La seconde partie de ce travail est basée sur les changements observés dans la nature du matériau, une fois la réduction initiée. Pour cela, des illuminations in situ ont été réalisées en XPS et en Infra-Rouge sur des couches minces et leurs états intermédiaires ont été caractérisés. Une méthode vectorielle a également été développée dans l'optique d'identifier et approfondir la nature de ces changements. Enfin, ces sols-gels d'oxydes de titane ont été utilisés pour réaliser des cellules solaires de troisième génération, basées sur des architectures utilisées dans des cellules solaires organiques. Des mesures courants-tension ont été réalisées, en utilisant différentes couches interfacialesThis work is based on the study and the processing of photosensitive titanium oxide sol gel as thin films. Theses titanium oxides are relevant due to the presence of an intermediate level in the material band gap, after photo-reduction of the Ti(IV) in Ti(III). They are potential candidates for photovoltaic application, specifically for the third solar cells generation, which aims to overlay the Schockley-Queisser theoretical limit. Previous studies were run on the bulk materials at the Institut des Matériaux Jean Rouxel, however here, the study will be focused on thin films from those oxides. First of all, spectroscopic studies (Infra-Red and Raman) are carried out to understand the polycondensation mechanism of those titanium oxides sols-gels. Then, a characterization is led by Infra-Red, Raman and XPS on thin films made from those materials. The second part of this work is relative to the changes observed in the material during the reduction of Ti(IV) in Ti(III). In order to understand it, insitu illuminations were performed and the evolutions of XPS and Infra-Red spectra were analyzed. Intermediate states were characterized, through a vectorial method, developed in order to identify and understand the changes. Finally, those sols-gels have been used to fabricate third generation solar cells, based on the architecture of organic solar cells. Current-voltage measurements were performed, by using different interfacial layers
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Rauma, Kalle. "Aspects industriels de la gestion de tension et la capacité d'accueil de la génération photovoltaïque dans les réseaux basse tension." Thesis, Université Grenoble Alpes (ComUE), 2016. http://www.theses.fr/2016GREAT036/document.
Full textAbstract:
Dans cette thèse, les mesures de tension fournies par l'infrastructure de comptage avancé (Advanced Metering Infrastructure, AMI) sont utilisées pour contrôler un régleur en charge situé à la sous station HTA/BT. La thèse présente une méthode simple permettant de sélectionner les clients basse tension pour lesquels les mesures de tension sont utilisées comme une entrée au contrôleur du régleur en charge. Le procédé mis au point tient compte de la charge et de la topologie du réseau. En outre, une méthode simple pour créer des courbes réalistes et statistiquement correctes pour les études de réseaux est présenté. Les méthodes créées ont été testées en utilisant des données réelles de réseaux basse tension sur un logiciel très utilisé dans le secteur de la distribution d'électricité ont conduit à des résultats encourageants; quelques clients par réseau basse tension doivent être surveillés afin d’estimer avec une grande précision où se situe les extremums de tension sur le réseau.Cette méthodologie est également utilisée pour estimer la capacité d'accueil de génération d'énergie photovoltaïque dans un réseau à basse tension donné.Dans la première partie, l'évolution de la capacité d'accueil en utilisant trois types de contrôle de tension différents; un régleur en charge de cinq et neuf positions et le contrôle de la tension à travers les générateurs photovoltaïques, sont étudiés. L'étude considère deux cas différents pour le placement et le dimensionnement des générateurs photovoltaïques dans un réseau basse tension. Les résultats sur 38 réseaux basse tension sont fournis.Dans la deuxième partie, les capacités d'accueil de 631 réseaux basse tension, situés dans une région métropolitaine française, sont analysés en utilisant un régleur en charge de cinq et neuf positions.Le travail a été réalisé en collaboration avec Électricité Réseau Distribution France (ERDF), le principal opérateur du réseau de distribution français. Toutes les études présentées dans la thèse reposent sur les données réelles de fonctionnement normal. En outre, toutes les études sont mises en œuvre sur un logiciel largement utilisé dans l'industrie de la distribution d'énergie.Comme une partie introductive aux réseaux basse tension, la thèse fournit une vue générale sur le système électrique français. De plus, la thèse présente un certain nombre de technologies sélectionnés en tenant compte des réseaux basse-tension qui semblent prometteurs pour le futurIn this thesis, voltage measurements provided by the advanced metering infrastructure (AMI) are used to control an on-load tap changer located at the secondary substation. The thesis presents a practical and a straightforward method of selecting the low voltage customers whose voltage measurements are used as an input to the controller of the on-load tap changer. The developed method takes into account the load and the topology of the network. Furthermore, a simple method of creating synthetic and statistically correct load curves for networks studies is presented. The created methods have been tested by using real data of low voltage networks on a common platform in the power distribution industry leading to encouraging results; a few customers per low voltage network should be monitored in order to achieve accurate voltage measurements.This methodology is further applied to estimate the hosting capacity of photovoltaic power generation in a given low voltage network.In the first part, the evolution of the hosting capacity by using three different types of voltage control; an on-load tap changer of five and nine tap positions and voltage control through photovoltaic power generators, is studied. The study considers two different cases for placing and sizing the photovoltaic generators in a low voltage network. The results of 38 low voltage networks are provided.In the second part, the hosting capacities of 631 low voltage networks, located in a French metropolitan area, are analysed by using an on-load tap changer of five and an on-load tap changer of nine tap positions.The work has been together with Électricité Réseau Distribution France (ERDF), the major French distribution system operator. All studies presented in the thesis are based on the real operational data of the company. Moreover, all studies are implemented on a platform that is widely used in the power distribution industry.As an introductory part to low voltage networks, the thesis provides a general view about the French power system. In addition, the thesis presents a number of selected technologies considering low voltage networks that seem promising in the future
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Berger, Sébastien. "Croissance de silicium monocristallin en couche mince par épitaxie en phase liquide sur couches sacrificielles pour report sur substrat faible coût pour applications photovoltai͏̈ques." Lyon, INSA, 2003. http://theses.insa-lyon.fr/publication/2003ISAL0010/these.pdf.
Full textAbstract:
Le travail fait appel à l'utilisation de couches sacrificielles servant de support à une croissance par épitaxie en phase liquide pour obtenir des cellules solaires. Trois sorte de couches sacrificielles sont étudiées : le silicium macroporeux ou grilles, le silicium nanoporeux et les couches fragilisées par implantation ionique. Le silicium macroporeux permet de contrôler la porosité et donc la fragilité de la couche. Elle est facilement détachable et transférable. Le substrat utilisé est recyclable. Le transfert s'effectue avant la croissance. Un travail sur le matériau silicium pour permettre une attaque électrochimique a été mené. Il a fallu définir les caractéristiques de la grille souhaitée pour pouvoir réaliser par dessus une croissance. Le transfert, suivi d'une croissance, a été réalisé. Le support étant d'orientation (100), la morphologie de la couche est un ensemble de pyramides. L'ajustement des paramètres permet d'améliorer la coalescence entre les pyramides. Au cours de ce travail, un phénomène a été observé : la consommation du silicium du substrat de croissance. Une étude a été mené sur des supports SOI afin d'ajuster les paramètres liés à la croissance. Pour réduire les coûts, il a été envisagé de réaliser l'épitaxie avant le transfert. Les couches de silicium nanoporeux sont alors apparues comme la continuité de l'étude. Les caractéristiques de ce poreux ont été étudiées afin de permettre le détachement de la couche épitaxiée. Les couches obtenues sur le substrat (100) sont formées de pyramides dont la coalescence est fonction des paramètres de l'épitaxie. Sur substrat (111), les couches obtenues sont continues et homogènes et le détachement est réalisé. Une autre voie consiste à adapter la technique d'implantation ionique du SMART-CUT au domaine photovoltai͏̈que. Cette fragilisation évolue avec le traitement thermique de la croissance. Le travail d'épitaxie sur ces fragilisations a permis d'obtenir des couches continuesThe work appeals to the use of sacrificial layers as support to a growth by liquid phase epitaxy to obtain sun cells. Three sorts of sacrificial layers are studied: the macro porous silicon or grids, the nanoporous silicon and the layers weakened by Ionic setting-up. The macro porous silicon allows to control the porosity and thus the fragility of the layer. Lt is easily detachable and transferable. The used substrate is recyclable. The transfer is made before the growth. A work on the material silicon to allow an electrochemical etching was led. It was necessary to define the characteristics of the grid wished to be able to realise over a growth. The transfer, followed by a growth, was realised during this work. The support orientated (100), leads to morphology of pyramidal layer. The adaptation of the parameters allows to improve the coalescence between pyramids. During this work, a phenomenon was observed: the consumption of the silicon of the growth substrate. A study was led in on supports SOI to adjust the parameters connected to the growth. To reduce the costs, it was intended to realise the epitaxy before the transfer. The layers of nanoporous silicon then appeared as the continuance of the study. The characteristics of it porous were studied to allow the detachment of the epitaxial layer. Layers obtained on substrate (100) are formed by pyramids. The coalescence of which is a function of parameters of the epitaxy. On substrate (111), the obtained layers are continuous and homogeneous and the detachment is realised. Another way consists in adapting the technique of Ionic setting-up of the SMART-CUT ® to the photovoltaic area. This embrittlement evolves with the thermal treatment of the growth. The work of epitaxy on these embrittlement allowed to obtain continuous layers