Soutenance de thèse de Franck DHAINAUT

Un axe d’amélioration majeur des dispositifs photovoltaïques concerne l’interconnexion des cellules en module. La méthode standard actuelle repose sur la connexion de la face avant d’une cellule à la face arrière de la cellule adjacente par des rubans métalliques. Plusieurs sources de pertes viennent réduire le rendement du panneau de 1 à 3%abs par rapport aux performances des cellules qui le composent. Une interconnexion par chevauchement de cellules de taille réduite présente un fort intérêt car elle permet de réduire certaines de ces pertes. La suppression de l’espacement existant entre les cellules ainsi que de l’ombrage occasionné par les rubans permet d’augmenter la surface active du panneau et donc sa densité de puissance produite. Pour cela on a recours à des cellules appelées « shingles », permettant de réduire très fortement les pertes résistives dans les interconnexions. En pratique, la découpe des cellules en shingles entraine une chute de rendement de l’ordre de 1%abs. Cela est dû à une activité de recombinaison des porteurs plus importante sur les bords issus de la découpe que des bords natifs, à cause d’une concentration plus élevée en défauts. Cet effet est par ailleurs accentué à cause de l’augmentation de la proportion des bords par rapport à la surface des cellules. Cette thèse concerne donc le développement d’une étape de passivation des défauts des bords, afin de permettre aux shingles de retrouver les performances initiales des cellules avant découpe et permettre ainsi à l’approche d’interconnexion par chevauchement d’atteindre son plein potentiel. Les études ont été menées sur des cellules de type TOPCon, dont la domination sur le marché est attendue pour les prochaines années. Les travaux ont consisté à étudier et optimiser le procédé de passivation par dépôt de couches atomiques d’oxyde d’aluminium et du recuit associé.

A major improvement of photovoltaic devices concerns the interconnection of module cells. The current standard method is the connection of the front side of a cell to the rear side of the adjacent cell by metal ribon. Several sources of losses have reduced the panel's performance by 1 to 3%abs compared to the performance of the cells that make up it. Interconnection by overlapping of small-sized cells is of great interest as it reduces some of these losses. The removal of the existing space between the cells as well as the shade caused by the ribons allows to increase the active surface of the panel and thus its power density. For this, cells called "shingles" are used to greatly reduce resistance losses in interconnections. In practice, cutting cells into shingles results in a drop in efficiency of about 1%abs. This is due to the greater recombination activity of the charge carrier's on the edges resulting from the cutting than the native edges, due to a higher concentration of defects. This effect is also enhanced by increasing the perimeter-to-area ratio of the cells. This thesis therefore concerns the development of a passivation step of edge defects, in order to allow the shingles to regain the initial performance of the cells before cutting and thus allow the overlapping interconnection approach to reach its full potential. The studies were conducted on TOPCon-type cells, which are expected to dominate the market in the coming years. The work consisted of studying and optimizing the process of passivation by deposition of atomic layers of aluminum oxide and the associated annealing.