Développement de procédé d’assemblage flip chip de cellules solaires III-V/Ge standard pour des applications photovoltaïques à concentration - LN2 - Axe Energie sur puce Accéder directement au contenu
Thèse Année : 2023

Développement de procédé d’assemblage flip chip de cellules solaires III-V/Ge standard pour des applications photovoltaïques à concentration

Développement de procédé d’assemblage flip chip de cellules solaires III-V/Ge standard pour des applications photovoltaïques à concentration

Résumé

Le photovoltaïque à concentration (CPV) convertit l'irradiance solaire en électricité en utilisant des cellules photovoltaïques hautement efficaces et concentrant la lumière via des lentilles ou des miroirs. Les cellules solaires utilisées dans le CPV sont des cellules multijonction constituées généralement de matériaux III-V/Ge, optimisés pour la conversion de l’irradiance solaire. Bien qu’il détienne le record d'efficacité dans l'énergie solaire avec de 44.4% d’efficacité pour une cellule triple jonction (3J) sous une concentration de 302 soleils et 47.6% pour les cellules 4J sous une concentration de 665 soleils, le CPV peine à rivaliser avec le photovoltaïque au silicium, malgré la moindre efficacité de ce dernier due aux propriétés intrinsèques du silicium. Des contraintes, comme la complexité et la durée de l'assemblage des cellules solaire en module, entravent la compétitivité du CPV. L'actuelle méthode d'assemblage implique plusieurs étapes de connexion filaire (wire bonding et wedge bonding) et de placement de cellules solaires (pick and place), aboutissant à des temps d'assemblage prolongés et des risques de mauvais positionnement des cellules. L'approche flip chip qui est une technique de montage en surface de la microélectronique (SMT) pourrait offrir une alternative prometteuse, réduisant ces limitations. De plus, elle pourrait favoriser une meilleure dissipation thermique grâce au design de l'assemblage. Cette thèse se concentre sur la conception, la fabrication et la caractérisation d'un module photovoltaïque à concentration avec la technique flip chip, excluant le "wire bonding" et compatible avec les standards de fabrication microélectronique.
Le photovoltaïque à concentration (CPV) convertit l'irradiance solaire en électricité en utilisant des cellules photovoltaïques hautement efficaces et concentrant la lumière via des lentilles ou des miroirs. Les cellules solaires utilisées dans le CPV sont des cellules multijonction constituées généralement de matériaux III-V/Ge, optimisés pour la conversion de l’irradiance solaire. Bien qu’il détienne le record d'efficacité dans l'énergie solaire avec de 44.4% d’efficacité pour une cellule triple jonction (3J) sous une concentration de 302 soleils et 47.6% pour les cellules 4J sous une concentration de 665 soleils, le CPV peine à rivaliser avec le photovoltaïque au silicium, malgré la moindre efficacité de ce dernier due aux propriétés intrinsèques du silicium. Des contraintes, comme la complexité et la durée de l'assemblage des cellules solaire en module, entravent la compétitivité du CPV. L'actuelle méthode d'assemblage implique plusieurs étapes de connexion filaire (wire bonding et wedge bonding) et de placement de cellules solaires (pick and place), aboutissant à des temps d'assemblage prolongés et des risques de mauvais positionnement des cellules. L'approche flip chip qui est une technique de montage en surface de la microélectronique (SMT) pourrait offrir une alternative prometteuse, réduisant ces limitations. De plus, elle pourrait favoriser une meilleure dissipation thermique grâce au design de l'assemblage. Cette thèse se concentre sur la conception, la fabrication et la caractérisation d'un module photovoltaïque à concentration avec la technique flip chip, excluant le "wire bonding" et compatible avec les standards de fabrication microélectronique.
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Dates et versions

tel-04556950 , version 1 (23-04-2024)

Identifiants

  • HAL Id : tel-04556950 , version 1

Citer

Konan Kouame. Développement de procédé d’assemblage flip chip de cellules solaires III-V/Ge standard pour des applications photovoltaïques à concentration. Sciences de l'ingénieur [physics]. Université de Sherbrooke (Québec, Canada), 2023. Français. ⟨NNT : ⟩. ⟨tel-04556950⟩
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