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Amélioration des modules photovoltaïques à faible impact grâce à une stratégie hybride expérimentale/numérique

Matériaux et applications Mécanique, énergétique, génie des procédés, génie civil Sciences pour l’ingénieur

Résumé du sujet

La production annuelle de modules photovoltaïque (PV) croit régulièrement depuis plusieurs décennies. En 2022, elle a atteint les 400 GWc et elle devrait dépasser les 1 TWc avant 2030. Ces modules représentent un investissement considérable en termes d’argent, d’émissions de carbone, énergétique, etc. Puisque l’énergie produite par un module PV croit avec le temps, la pertinence de ces investissements croit avec leur durabilité et leur fiabilité. Dans une architecture de module classique, les cellules sont enrobées dans un élastomère, l’encapsulant. Cette couche interne joue plusieurs rôles clefs. Notamment, elle distribue les efforts auxquels les modules sont exposés, elles assurent l’intégrité mécanique du module et de ce fait, elle rend la séparation des couches particulièrement difficile lors du recyclage. Enfin, une façon alternative d’accroitre la pertinence de l’investissement est de réduire l’ampleur de l’investissement. Cela peut être réalisé en réduisant la quantité de matière utilisée ou encore en utilisant des matériaux facilitant le recyclage ou provenant de sources renouvelables.
Dans cette thèse, on se concentrera sur les problèmes de délamination rencontrés lors du vieillissement des modules. Les conditions d’apparition et de propagation de ces défauts critiques seront étudiées de manière expérimentale et théorique. L’impact des paramètres intervenant dans le problème sera également traité. Cela inclut la nature de l’encapsulant en lien avec la recyclabilité des modules mais aussi l’impact du procédé, de l’architecture et du vieillissement. En particulier, l’impact de la quantité d’encapsulant utilisé sera évalué. Ces travaux s’appuieront sur les moyens et expertises de deux laboratoires, le CEMEF (Sophia Antipolis, Mines ParisTech) et le CEA-INES (Bourget-du-Lac).

Laboratoire

Département des Technologies Solaires (LITEN)
Service des Modules et Systèmes PV
Laboratoire des applications modules
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