DEA DE PHYSIQUE APPLIQUEE Option: Energie Solaire UNIVERSITE CHEIKH ANTA DIOP DE DAKAR FACULTE DES SCIENCES ET TECHNIQUES DEPARTEMENT DE PHYSIQUE DEA DE PHYSIQUE APPLIQUEE Option: Energie Solaire Présenté Par M. Alfred DIENG Maître ès Sciences Thème: DETERMINATION DES PARAMETRES ELECTRIQUES D’UNE PHOTOPILE BIFACIALE EN REGIME DYNAMIQUE FREQUENTIEL, SOUS ECLAIREMENT MULTISPECTRAL CONSTANT ET SOUS L’EFFET D’UN CHAMP MAGNETIQUE CONSTANT

I. ETUDE THEORIQUE PLAN - Étude de la phototension - Présentation d’une photopile bifaciale à une dimension - Équation de continuité - Étude du photocourant - Étude de la phototension - Schémas électriques équivalents II. DETERMINATION DES PARAMETRES ELECTRIQUES DE LA PHOTOPILE - Impédance dynamique - Représentation de Nyquist - Diagramme de Bode III. CONCLUSION ET PERSPECTIVES

I. ETUDE THEORIQUE Présentation d’une photopile bifaciale à une dimension Figure 1: Photopile bifaciale

Équation de continuité (1) (2) (3) (4) (5) (6)

(7) (9) Étude de la densité de porteurs minoritaires Solution de l’ équation de continuité (7) Conditions aux limites À la jonction  ( X=0 ) (9) À la face arrière (X=H) (10)

(11) (12) Etude du photocourant Densité du photocourant Densité du photocourant de court circuit (12)

(13) (14) Etude de la phototension Phototension Phototension de circuit ouvert (14)

Schémas électriques équivalents Schémas électriques équivalents en régime statique Figure 2: Schéma électrique équivalent à une diode en régime statique Figure 3: Schéma électrique équivalent à deux diodes en régime statique

Schémas électrique équivalent en régime dynamique Figure 4: Schéma électrique équivalent à une diode en régime dynamique. Figure 5: Schéma électrique équivalent à deux diodes en régime dynamique.

II. DETERMINATION DES PARAMETRES ELECTRIQUES DE LA PHOTOPILE Impédance dynamique (15) (16) (17) (18) Résistance équivalente de la résistance shunt et de la résistance dynamique

(19) (20) (21) Capacité équivalente Representation de Nyquist Diagramme de Bode Module (20) Phase (21)

Representation de Nyquist : Éclairement par la face avant (b) (c) Figure 6: Partie imaginaire en fonction de la partie réelle de l’impédance (Sb =3000 cm/s; H=0,03cm) (a) B=0 T; (b) B=0,00001 T ; (c) B=0,0001 T B (T) Rp Rs 27,22 0,46 10-5 47,70 1,17 10-4 140,66 1,67 Tableau 1 : Résistance série et résistance parallèle d’une photopile

Representation de Nyquist : Éclairement par la face arrière (b) (c) Figure 7: Partie imaginaire en fonction de la partie réelle de l’impédance (Sb =3000 cm/s; H=0,03cm) (a) B=0 T; (b) B=0.00001 T ; (c) B=0.0001 T B (T) Rp Rs 5954,38 19,62 10-5 19418,23 21,77 10-4 108092,37 22,63 Tableau 2 : Résistance série et résistance parallèle d’une photopile

Representation de Nyquist : Éclairement simultané (b) (c) Figure 8: Partie imaginaire en fonction de la partie réelle de l’impédance (Sb =3000 cm/s; H=0,03cm) (a) B=0 T ; (b) B=0,00001 T ; (c) B=0,0001 T B (T) Rp Rs 22,39 0,25 10-5 47,60 0,809 10-4 140,61 1,27 Tableau 3 : Résistance série et résistance parallèle d’une photopile

- Diagramme de Bode du module Éclairement par la face avant Figure 9: Module de l’impédance en fonction de log(ω) (Sb =3000 cm/s; H=0,03cm) (a) B=0 T; (b) B=0,00001 T ; (c) B=0,0001 T (c)

Éclairement par la face arrière (b) Figure 10: Module de l’impédance en fonction de log(ω) (Sb =3000 cm/s; H=0,03cm) B=0 T (b) B=0,00001 T; (c) B=0,0001 T (c)

Éclairement simultané (b) Figure 11: Module de l’impédance en fonction de log(ω) (Sb =3000 cm/s; H=0,03cm) (a) B=0 T (b) B=0,00001 T ; (c) B=0,0001 T (c)

- Diagramme de Bode de la phase Figure 12: Phase de l’impédance en fonction de log(ω) (Sb =3000 cm/s, H=0,03cm) (a) B=0 T (b) B=10-5 T et (c) B=10-4 T (1) face avant (2) face arrière (3) simultané des deux faces (c)

B (T) 10-5 10-4 Pulsation de coupure (rad/s) 50120 3981 398 B (T) 10-5 Tableau 4 : valeurs de la pulsation de coupure B (T) 10-5 10-4 Pulsation de coupure (rad/s) 50120 3981 398 Tableau 5 : capacité d’une photopile Éclairement par la face avant B (T) 10-5 10-4 C 4,61 33,09 112,20 Éclairement par la face arrière 0,02 0,08 0,14 Éclairement simultané 5,60 33,16 112,30

- Photocourant et Phototension Effet d’un champ magnétique variable CONCLUSION ET PERSPECTIVES - Étude théorique de la photopile - Densité des porteurs minoritaires - Photocourant et Phototension - Impédance dynamique Méthodes de détermination de quelques paramètres électriques (Rs, Rp et C) PERSPECTIVES Contribution de l’émetteur et de la zone de charge d’espace Effet d’un champ électrique de polarisation Effet des vitesses de recombinaison Étude des paramètres électriques Étude de la photopile bifaciale à 3D Effet d’un champ magnétique variable Effet inductif de la photopile

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