Film photovoltaïqueUn film photovoltaïque ou cellule solaire en couche mince ou encore couche mince photovoltaïque est une technologie de cellules photovoltaïques de deuxième génération, consistant à l'incorporation d'une ou plusieurs couches minces (ou TF pour ) de matériau photovoltaïque sur un substrat, tel que du verre, du plastique ou du métal. Les couches minces photovoltaïques commercialisées actuellement utilisent plusieurs matières, notamment le tellurure de cadmium (de formule CdTe), le diséléniure de cuivre-indium-gallium (CIGS) et le silicium amorphe (a-Si, TF-Si).
Évaporation sous videLévaporation sous vide est une technique de dépôt de couche mince (généralement métallique), utilisée notamment dans la fabrication micro-électronique. Le matériau à déposer est évaporé sous vide dans une enceinte hermétique, le vide permettant aux particules d'atteindre directement le support où elles se recondensent à l'état solide. L'évaporation sous vide repose sur deux processus élémentaires : l'évaporation d'une source chauffée et la condensation à l’état solide de la matière évaporée sur le substrat.
Couche minceUne couche mince () est un revêtement dont l’épaisseur peut varier de quelques couches atomiques à une dizaine de micromètres. Ces revêtements modifient les propriétés du substrat sur lesquels ils sont déposés. Ils sont principalement utilisés : dans la fabrication de composants électroniques telles des cellules photovoltaïques en raison de leurs propriétés isolantes ou conductrices ; pour la protection d'objets afin d'améliorer les propriétés mécaniques, de résistance à l’usure, à la corrosion ou en servant de barrière thermique.
Dépôt chimique en phase vapeurvignette|Schéma d'un CVD Le dépôt chimique en phase vapeur (ou CVD pour l'anglais chemical vapor deposition) est une méthode de dépôt sous vide de films minces, à partir de précurseurs gazeux. La CVD est un procédé utilisé pour produire des matériaux solides de haute performance, et de grande pureté. Ce procédé est souvent utilisé dans l'industrie du semi-conducteur pour produire des couches minces. Dans un procédé CVD typique, le substrat est exposé à un ou plusieurs précurseurs en phase gazeuse, qui réagissent et/ou se décomposent à la surface du substrat pour générer le dépôt désiré.
Electron beam physical vapor depositionvignette|Evaporateur métallique « E-gun » utilisé au centre de recherche « Thales Research & Technology » du milieu des années 80 jusqu’en 2004 pour l’évaporation des sandwichs métalliques de contact ohmique et de grille. L’évaporation par faisceau d’électrons (aussi évaporation par faisceau électronique ; en anglais : Electron-beam physical vapor deposition / EBPVD, aussi simplement electron-beam evaporation) est une forme de dépôt physique en phase gazeuse, plus spécifiquement d’évaporation sous vide, dans laquelle une anode cible sous vide poussé est bombardée par un faisceau d’électrons émis par un canon à électrons.
Cellule photovoltaïqueUne cellule photovoltaïque, ou cellule solaire, est un composant électronique qui, exposé à la lumière, produit de l’électricité grâce à l’effet photovoltaïque. La puissance électrique obtenue est proportionnelle à la puissance lumineuse incidente et elle dépend du rendement de la cellule. Celle-ci délivre une tension continue et un courant la traverse dès qu'elle est connectée à une charge électrique (en général un onduleur, parfois une simple batterie électrique).
Rendement d'une cellule photovoltaïquevignette| Meilleurs rendements de différentes technologies de cellules photovoltaïques mesurés en laboratoire depuis 1976. Le rendement d'une cellule photovoltaïque, parfois noté η, est le rapport entre l'énergie électrique générée par effet photovoltaïque d'une part et l'énergie électromagnétique reçue par la cellule photovoltaïque sous forme de rayonnement solaire d'autre part. Avec la latitude et le climat du lieu d'installation, le rendement des cellules solaires d'un dispositif photovoltaïque détermine la production d'énergie électrique annuelle du système.
Cellule photovoltaïque à pérovskiteUne cellule photovoltaïque à pérovskite est un type de cellule photovoltaïque dont la couche active est constituée d'un matériau de formule générale à structure pérovskite dans laquelle A est un cation, généralement de méthylammonium (MA), de formamidinium ou de césium , B est un cation d'étain ou de plomb , et X est un anion halogénure tel que chlorure , bromure ou iodure . Le rendement des cellules photovoltaïques utilisant ces matériaux est en constante augmentation depuis la fin des années 2000.
Dépôt sous videvignette|Chambre à vide de l'Observatoire du Mont Mégantic utilisée pour la re-aluminisation des miroirs de télescopes. Le dépôt sous vide est une technique de fabrication de couche mince : on cherche à déposer une couche de métal (la plupart du temps) sur une lame de substrat solide (verre ou silicium par exemple). On y utilise le principe physique qui veut que, à très basse pression, les molécules (généralement monoatomiques) de vapeur d'un métal se déplacent avec très peu de risque de collision avec d'autres molécules : le gaz métallique se trouve projeté sur le substrat sans être freiné par les phénomènes de diffusion, et sans risque d'oxydation.
Cellule solaire à pigment photosensibleUne cellule solaire à pigment photosensible parfois appelée cellules Grätzel (en anglais, Dye-sensitized solar cell ou DSC) est un système photoélectrochimique inspiré de la photosynthèse végétale qui, exposé à la lumière (photons), produit de l’électricité. Elle est souvent désignée par l'acronyme dérivé de son appellation en anglais : dye-sensitized solar cell, DSC, DSSc voire DYSC). Les cellules Grätzel ont été nommées ainsi en référence à son concepteur, Michael Grätzel, de l’École polytechnique fédérale de Lausanne.
Multi-junction solar cellMulti-junction (MJ) solar cells are solar cells with multiple p–n junctions made of different semiconductor materials. Each material's p-n junction will produce electric current in response to different wavelengths of light. The use of multiple semiconducting materials allows the absorbance of a broader range of wavelengths, improving the cell's sunlight to electrical energy conversion efficiency. Traditional single-junction cells have a maximum theoretical efficiency of 33.16%.
Dépôt physique par phase vapeurvignette|Montage expérimental d’une évaporation par dépôt chimique vapeur Le dépôt physique en phase vapeur (ou PVD pour l'anglais physical vapor deposition) est un ensemble de méthodes de dépôt sous vide de films minces : Évaporation directe : Évaporation sous vide (ou évaporation) Évaporation par faisceau d'électron en phase vapeur (angl. electron beam evaporation) Pulvérisation cathodique (sputtering) : les particules de métal sont séparées de leur substrat par bombardement ionique.
Quantum dot solar cellA quantum dot solar cell (QDSC) is a solar cell design that uses quantum dots as the captivating photovoltaic material. It attempts to replace bulk materials such as silicon, copper indium gallium selenide (CIGS) or cadmium telluride (CdTe). Quantum dots have bandgaps that are adjustable across a wide range of energy levels by changing their size. In bulk materials, the bandgap is fixed by the choice of material(s).
Crystalline siliconCrystalline silicon or (c-Si) Is the crystalline forms of silicon, either polycrystalline silicon (poly-Si, consisting of small crystals), or monocrystalline silicon (mono-Si, a continuous crystal). Crystalline silicon is the dominant semiconducting material used in photovoltaic technology for the production of solar cells. These cells are assembled into solar panels as part of a photovoltaic system to generate solar power from sunlight. In electronics, crystalline silicon is typically the monocrystalline form of silicon, and is used for producing microchips.
Hybrid solar cellHybrid solar cells combine advantages of both organic and inorganic semiconductors. Hybrid photovoltaics have organic materials that consist of conjugated polymers that absorb light as the donor and transport holes. Inorganic materials in hybrid cells are used as the acceptor and electron transporter in the structure. The hybrid photovoltaic devices have a potential for not only low-cost by roll-to-roll processing but also for scalable solar power conversion. Solar cells are devices that convert sunlight into electricity by the photovoltaic effect.
Nanocrystal solar cellNanocrystal solar cells are solar cells based on a substrate with a coating of nanocrystals. The nanocrystals are typically based on silicon, CdTe or CIGS and the substrates are generally silicon or various organic conductors. Quantum dot solar cells are a variant of this approach which take advantage of quantum mechanical effects to extract further performance. Dye-sensitized solar cells are another related approach, but in this case the nano-structuring is a part of the substrate.
Ablation laser pulséL'ablation laser pulsé (en anglais Pulsed Laser Deposition ou PLD) est une méthode de dépôt en couches minces utilisant un laser de très forte puissance. Elle permet de facilement produire divers alliages binaires. Expérimentée pour la première fois en 1965, par H.M. Smith et A.F. Turner, la découverte de l'ablation laser pulsé fait suite aux récentes avancées concernant l'étude et la compréhension des phénomènes d'interactions entre les lasers et les surfaces solides.
Timeline of solar cellsIn the 19th century, it was observed that the sunlight striking certain materials generates detectable electric current – the photoelectric effect. This discovery laid the foundation for solar cells. Solar cells have gone on to be used in many applications. They have historically been used in situations where electrical power from the grid was unavailable. As the invention was brought out it made solar cells as a prominent utilization for power generation for satellites.
Sputter depositionSputter deposition is a physical vapor deposition (PVD) method of thin film deposition by the phenomenon of sputtering. This involves ejecting material from a "target" that is a source onto a "substrate" such as a silicon wafer. Resputtering is re-emission of the deposited material during the deposition process by ion or atom bombardment. Sputtered atoms ejected from the target have a wide energy distribution, typically up to tens of eV (100,000 K).
Thin-film opticsThin-film optics is the branch of optics that deals with very thin structured layers of different materials. In order to exhibit thin-film optics, the thickness of the layers of material must be similar to the coherence length; for visible light it is most often observed between 200 and 1000 nm of thickness. Layers at this scale can have remarkable reflective properties due to light wave interference and the difference in refractive index between the layers, the air, and the substrate.
