Page 278 - Mirjam-Theelen-Degradation-of-CIGS-solar-cells
P. 278
Chapter 10
Résumé
Une introduction commerciale à grande échelle de systèmes photovoltaïques (PV) au
CIGS, nécessite des modules à bas prix, à haut rendement et une durée de vie longue
et prédictive. Malheureusement, les connaissances sur la durée de vie des systèmes PV
au CIGS sont limitées, ce qui se répercute dans les résultats des études sur le terrain :
des vitesses de dégradation, variant de 0% jusqu’à 4% par an ont été observées.
Considérant que les modules sont garantis de conserver 80% de leur rendement
initial après 20 ans d’utilisation sur le terrain, les vitesses de dégradation sont souvent
trop grandes mais aussi trop imprédictibles. Dans le but de réduire ces vitesses de
dégradation, il est essentiel d’obtenir plus de connaissances sur le comportement de
la dégradation.
Ces connaissances pourraient aussi permettre de réduire les coûts de production:
comme les tests sur le terrains et les tests accélérés en laboratoire ont tous les deux
montré qu’une humidité élevée et une haute température ont un impact néfaste
sur les systèmes PV au CIGS, les modules sont laminés avec une barrière de matière
qui empêchent la pénétration de l’humidité. Pour les modules rigides, le verre est
un excellent choix de barrière, mais pour rendre les modules flexibles, un coûteux
revêtement multicouches organique-inorganique est souvent utilisé. Des cellules
solaires au CIGS intrinsèquement plus stables limiteraient aussi le coût de la barrière
et faciliteraient une introduction à grande échelle sur le marché des systèmes PV au
CIGS flexibles.
Par conséquent je me suis concentrée pendant cette étude sur l’identification des
mécanismes de dégradation dans les cellules solaires à couches fines au CIGS. Comme
ces cellules sont composées d’au moins cinq couches individuelles qui s’influencent
les unes les autres mais qui influencent aussi le comportement de la dégradation,
plusieurs couches ont aussi été étudiées individuellement. Les connaissances obtenues
pendant l’étude de ces couches isolées, ont ensuite été utilisées pour interpréter le
comportement de la dégradation des cellules solaire au CIGS complètes.
Dans cette thèse, je propose un mécanisme de dégradation pour le contact arrière en
molybdène, le contact supérieur en oxyde de zinc et aussi pour les cellules solaires
au Cu(In,Ga)Se complètes. L’étude de ces mécanismes a été réalisée en exposant
2
les échantillons déposés sous différentes conditions, à divers tests de durée de vie
accélérée, combinée avec une analyse extensive des échantillons avant, pendant
et après les tests de durée de vie. Ces tests devraient donner des indications sur
l’exposition à long terme sur le terrain des modules au CIGS, il est cependant à noter
que la validité de la comparaison des tests en laboratoires et des tests sur le terrain est
toujours en discussion.
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Résumé
Une introduction commerciale à grande échelle de systèmes photovoltaïques (PV) au
CIGS, nécessite des modules à bas prix, à haut rendement et une durée de vie longue
et prédictive. Malheureusement, les connaissances sur la durée de vie des systèmes PV
au CIGS sont limitées, ce qui se répercute dans les résultats des études sur le terrain :
des vitesses de dégradation, variant de 0% jusqu’à 4% par an ont été observées.
Considérant que les modules sont garantis de conserver 80% de leur rendement
initial après 20 ans d’utilisation sur le terrain, les vitesses de dégradation sont souvent
trop grandes mais aussi trop imprédictibles. Dans le but de réduire ces vitesses de
dégradation, il est essentiel d’obtenir plus de connaissances sur le comportement de
la dégradation.
Ces connaissances pourraient aussi permettre de réduire les coûts de production:
comme les tests sur le terrains et les tests accélérés en laboratoire ont tous les deux
montré qu’une humidité élevée et une haute température ont un impact néfaste
sur les systèmes PV au CIGS, les modules sont laminés avec une barrière de matière
qui empêchent la pénétration de l’humidité. Pour les modules rigides, le verre est
un excellent choix de barrière, mais pour rendre les modules flexibles, un coûteux
revêtement multicouches organique-inorganique est souvent utilisé. Des cellules
solaires au CIGS intrinsèquement plus stables limiteraient aussi le coût de la barrière
et faciliteraient une introduction à grande échelle sur le marché des systèmes PV au
CIGS flexibles.
Par conséquent je me suis concentrée pendant cette étude sur l’identification des
mécanismes de dégradation dans les cellules solaires à couches fines au CIGS. Comme
ces cellules sont composées d’au moins cinq couches individuelles qui s’influencent
les unes les autres mais qui influencent aussi le comportement de la dégradation,
plusieurs couches ont aussi été étudiées individuellement. Les connaissances obtenues
pendant l’étude de ces couches isolées, ont ensuite été utilisées pour interpréter le
comportement de la dégradation des cellules solaire au CIGS complètes.
Dans cette thèse, je propose un mécanisme de dégradation pour le contact arrière en
molybdène, le contact supérieur en oxyde de zinc et aussi pour les cellules solaires
au Cu(In,Ga)Se complètes. L’étude de ces mécanismes a été réalisée en exposant
2
les échantillons déposés sous différentes conditions, à divers tests de durée de vie
accélérée, combinée avec une analyse extensive des échantillons avant, pendant
et après les tests de durée de vie. Ces tests devraient donner des indications sur
l’exposition à long terme sur le terrain des modules au CIGS, il est cependant à noter
que la validité de la comparaison des tests en laboratoires et des tests sur le terrain est
toujours en discussion.
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