Approche multi-physique du vieillissement des matériaux pour application photovoltaïque

par Vincent Guiheneuf

Projet de thèse en Sciences de l'ingénieur

Sous la direction de Jean-Félix Durastanti.

Thèses en préparation à Paris Est , dans le cadre de SIE - Sciences, Ingénierie et Environnement , en partenariat avec CERTES - Centre d'Etude et de Recherche en Thermique, Environnement et Systèmes (laboratoire) depuis le 01-10-2014 .


  • Résumé

    Cette thèse a pour objectif d'étudier le vieillissement des modules photovoltaïques (PV) à base de silicium cristallin via une approche multi-matériaux afin de déterminer les mécanismes de dégradation et proposer des solutions technologiques améliorant la durabilité de tels systèmes. Pour cela, on propose de réaliser des tests de vieillissement accéléré utilisés dans l'industrie PV (exposition aux UV et chaleur humide) sur chacun des matériaux composant un module PV standard à base de silicium cristallin (verre, polymère, semiconducteur et métal). Le vieillissement de chacun de ces matériaux aura un impact plus ou moins important sur les performances du système. Les propriétés fonctionnelles (par exemple : transmittance pour le verre ou caractéristique I/V pour la cellule solaire) seront systématiquement caractérisées. Le suivi de ces indicateurs dans le temps permettra de définir des lois de vieillissement qui seront intégrées au modèle physique développé. En parallèle, des caractérisations physico-chimiques (FTIR, SEM-EDX, DSC, XPS, RS) seront réalisées pour définir les mécanismes de dégradations des différents constituants du module. Par la suite, un système complet sera étudié afin de prendre en compte les phénomènes d'interaction pouvant avoir lieu lorsque le système est soumis à des contraintes environnementales.

  • Titre traduit

    Multi-physical approach of materials aging for photovoltaic application


  • Résumé

    The aim of this thesis is to study the aging of photovoltaic (PV) module based on crystalline silicon by a multi-materials approach to determine the degradation mechanisms and to propose some technological answers improving the durability of such systems. We propose to perform aging accelerated tests used in PV industry (i.e. UV exposure and damp heat test) on each components of a standard crystalline silicon PV module (glass, polymer, semiconductor and metal). The aging of each material will have an impact more or less significant on the electrical performances of the system. The functional properties, like the transmittance for the front glass and I-V characterization for the solar cell, will be systematically analyzed. The monitoring of these indicators over time will permit to define aging laws which will be implemented in a physical model developed in CERTES laboratory. In the same time, several physicochemical characterizations (FTIR, SEM-EDX, DSC, XPS, SR) will be occurred to define the degradation mechanisms of different components of a PV module. After that, an entire PV module will be investigated in the aim to take in account the possible interaction phenomenon occurring when the system is exposed to environmental stresses.