Descriptif
Ce cours enseigne la physique et l'ingénierie de base des dispositifs photovoltaïques. Il commence par la cellule solaire en tant qu'élément conceptuel (un morceau de semi-conducteur absorbant la lumière et extrayant sélectivement les porteurs de charge) pour comprendre les limites fondamentales de la transformation de l'énergie par un dispositif photovoltaïque. Le cours aborde ensuite les problèmes pratiques des dispositifs réels pour comprendre les compromis requis. Enfin, un aperçu technologique est donné pour comprendre comment ces principes sont mis en pratique, pourquoi le marché du photovoltaïque apparaît comme il le fait aujourd'hui et comment la production d'énergie photovoltaïque est passée d'un concept de niche coûteux à un concept peu chèr et abondant.
Langue du cours: Anglais
Objectifs pédagogiques
À l'issue de ce cours, l'étudiant sera capable de :
- comprendre le fonctionnement d'une cellule solaire
- expliquer les limites fondamentales du rendement d'une cellule solaire
- diagnostiquer une cellule solaire défectueuse grâce à ses courbes courant-tension et rendement quantique
- établir un lien entre les propriétés des matériaux (bande interdite, travail d'extraction) et les principes fondamentaux de la conception de cellules solaires
- établir le lien entre le comportement des porteurs de charge dans les semi-conducteurs et les performances des cellules solaires
effectifs minimal / maximal:
/60Diplôme(s) concerné(s)
- Programmes d'échange internationaux
- MScT-Energy Environment : Science Technology & Management
- Non Diplomant
- M1 IES - Innovation, Entreprise et Société
- Titre d’Ingénieur diplômé de l’École polytechnique
- MSc X-HEC Entrepreneurs
Parcours de rattachement
Objectifs de développement durable
ODD 7 Energie propre et d’un coût abordable, ODD 9 Industrie, Innovation et Infrastructure, ODD13 Mesures relatives à la lutte contre les changements climatiques.Pour les étudiants du diplôme Programmes d'échange internationaux
Aucun prérequis spécifique. Ce cours requiert des connaissances de base en physique des semi-conducteurs, en électronique et en optique, mais offre un aperçu des éléments nécessaires.
Pour les étudiants du diplôme MScT-Energy Environment : Science Technology & Management
Aucun prérequis spécifique. Ce cours requiert des connaissances de base en physique des semi-conducteurs, en électronique et en optique, mais offre un aperçu des éléments nécessaires.
Pour les étudiants du diplôme Non Diplomant
Aucun prérequis spécifique. Ce cours requiert des connaissances de base en physique des semi-conducteurs, en électronique et en optique, mais offre un aperçu des éléments nécessaires.
Pour les étudiants du diplôme M1 IES - Innovation, Entreprise et Société
Aucun prérequis spécifique. Ce cours requiert des connaissances de base en physique des semi-conducteurs, en électronique et en optique, mais offre un aperçu des éléments nécessaires.
Pour les étudiants du diplôme Titre d’Ingénieur diplômé de l’École polytechnique
Aucun prérequis spécifique. Ce cours requiert des connaissances de base en physique des semi-conducteurs, en électronique et en optique, mais offre un aperçu des éléments nécessaires.
Pour les étudiants du diplôme MSc X-HEC Entrepreneurs
Aucun prérequis spécifique. Ce cours requiert des connaissances de base en physique des semi-conducteurs, en électronique et en optique, mais offre un aperçu des éléments nécessaires.
Format des notes
Numérique sur 20Littérale/grade réduitPour les étudiants du diplôme Titre d’Ingénieur diplômé de l’École polytechnique
Vos modalités d'acquisition :
Examen écrit de 3h.
Tous documents autorisés.
Calculatrice autorisée (pas de dispositif connecté. Aucun téléphone, tablette, ordi, etc)
Rattrapages : Examen oral - 30 minutes. Aucun document permis.
Le rattrapage est autorisé (Note de rattrapage conservée)- Crédits ECTS acquis : 5 ECTS
La note obtenue rentre dans le calcul de votre GPA.
Pour les étudiants du diplôme Programmes d'échange internationaux
Vos modalités d'acquisition :
Examen écrit de 3h.
Tous documents autorisés.
Calculatrice autorisée (pas de dispositif connecté. Aucun téléphone, tablette, ordi, etc)
Rattrapages : Examen oral - 30 minutes. Aucun document permis.
Le rattrapage est autorisé (Note de rattrapage conservée)- Crédits ECTS acquis : 5 ECTS
La note obtenue rentre dans le calcul de votre GPA.
Pour les étudiants du diplôme MScT-Energy Environment : Science Technology & Management
Vos modalités d'acquisition :
Examen écrit de 3h.
Tous documents autorisés.
Calculatrice autorisée (pas de dispositif connecté. Aucun téléphone, tablette, ordi, etc)
Rattrapages : Examen oral - 30 minutes. Aucun document permis.
Le rattrapage est autorisé (Note de rattrapage conservée)- Crédits ECTS acquis : 5 ECTS
La note obtenue rentre dans le calcul de votre GPA.
Pour les étudiants du diplôme Non Diplomant
Vos modalités d'acquisition :
Examen écrit de 3h.
Tous documents autorisés.
Calculatrice autorisée (pas de dispositif connecté. Aucun téléphone, tablette, ordi, etc)
Rattrapages : Examen oral - 30 minutes. Aucun document permis.
Le rattrapage est autorisé (Note de rattrapage conservée)- Crédits ECTS acquis : 5 ECTS
Pour les étudiants du diplôme MSc X-HEC Entrepreneurs
Vos modalités d'acquisition :
Examen écrit de 3h.
Tous documents autorisés.
Calculatrice autorisée (pas de dispositif connecté. Aucun téléphone, tablette, ordi, etc)
Rattrapages : Examen oral - 30 minutes. Aucun document permis.
Pour les étudiants du diplôme M1 IES - Innovation, Entreprise et Société
Vos modalités d'acquisition :
Examen écrit de 3h.
Tous documents autorisés.
Calculatrice autorisée (pas de dispositif connecté. Aucun téléphone, tablette, ordi, etc)
Rattrapages : Examen oral - 30 minutes. Aucun document permis.
L'UE est acquise si Note finale >= 10- Crédits ECTS acquis : 5 ECTS
Programme détaillé
Plan du cours :
- Introduction générale, "Qu'est-ce que la photovoltaïque ?" ressource en énergie solaire, usages courrant des PV
- Introduction à la physique des semi-conducteurs cristallins : théorie des bandes, semi-conducteurs intrinsèques et extrinsèques, quasi niveaux de Fermi
- Phénomènes de transfert dans les semi-conducterus, recombination, jonction p-n. Effet photovoltaïque
- Jonctions de matériaux et diagrammes des bandes d'énergie. Contacts métal/semi-conducteur. Hétérojonctions
- Absorbtion optique, spectre solaire et EQE. Limites du rendement d'une cellule photovoltaïque. Modèle de circuit équivalent
- Silicium cristallin, technologie PV et opération. Architectures de cellules silicium cristallin de base et à haut rendement
- Aperçu de la technologie PV et le coût du PV
- Modules, concentration et concepts avancés