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QUELLE SERA L'EVOLUTION DES CELLULES AU SILICIUM ?
La tendance actuelle des spécialistes est de s'intéresser aux cellules dites en couches minces.
Elles doivent leur appellation au fait que l'épaisseur du matériau actif n'excède pas quelques dizaines de microns, alors que les cellules au silicium ont couramment des épaisseurs de 500 microns au moins.
Pour obtenir ces résultats, il faut partir de matériaux nouveaux que l'on dépose par réaction chimique, ou mieux par évaporation sous vide, sur des feuilles minces métalliques ou en matières plastiques.
Ces nouvelles cellules atteignent ainsi des surfaces de 60 cm2 el peuvent être aisément pliées autour d'un cylindre de 2 cm de diamètre sans subir de détérioration.
Elles sont d'ores et déià 10 fois moins chères que les cellules au silicium et permettront la réalisation de générateurs solaires légers et peu coûteux, malgré un rendement moitié moindre que celui de leurs aînées.
LA PREMIERE PHOTOPILE EN COUCHES MINCES MISE AU POINT PAR LE CNES
Dés 1965, la direction des Programmes et du Plan du CNES chargeait sa Division Etudes et Développement Techniques de mettre en oeuvre un programme d'études visant la réalisation industrielle de ce nouveau type de cellules.
Les 2 matériaux les plus prometteurs, le tellurure et le sulfure de cadmium, étaient sélectionnés; les études sur le tellurure démarrèrent les premières.
Très vite, on s'aperçut que le procédé de réalisation était complexe et très difficilement reproductible, comme le soulignaient les travaux faits aux Etat-Unis par la General Electric. En effet, le dépôt de tellurure de cadmium est réalisé à 5000 °C par synthèse à partir du tellurure et du cadmium, sur une feuille en molybdène.
Grâce à un travail acharné, l'équipe de la Radiotechnique-Suresnes, dirigée par M. Lebrun, mettait au point un procédé de fabrication reproductible et suffisament sûr pour qu'on envisage une petite fabrication, pilote dont le débouché, dans un premier temps, était assuré par les besoins de l'étude (améliorations des performances électriques, des technologies de dépôt, etc.).
D'autre part, le C.N.R.S. souhaitait vivement expérimenter pour sa campagne de décembre 1967 ce type de cellules qui lui étaient apparues particulièrement bien adaptées à l'application qu'il envisageait.
En juillet 1967, les cellules au Cds de la Clevite (Etats-Unis) étaient compétitives et disponibles sur le marché, cellules auxquelles venaient s'ajouter les premiers prototypes da laboratoire de La Radiotechnique.
La Division Etudes et Développements Techniques a vivement encouragé les utilisateurs potentiels à en équiper une nacelle, tandis qu'elle mettait en place chez l'industriel, grâce à un contrat d'étude, les moyens de faire face à cette demande.

Malgré de sérieuses difficultés dans la réalisation du réacteur où sont fabriquées les photopiles, La Radiotechnique a été en mesure, dès octobre 1967, de livrer au C.N.R.S. des générateurs de 26 cellules, de 5x7 cm2, disposées sur un disque plan en verre epoxy de 45 cm de diamètre.
Il délivre à la demande de l'utilisateur 120 mA/5 volt sous 20 mW /cm2 d'éclairement solaire (voir fig.).
Lors de sa campagne de décembre 1967, le C.N.R.S. l'utilisait en compétition avec des cellules CdS américaines.
Le fonctionnement en vol de ces générateurs s'est révélé tout à fait satisfaisant puisqu'on n'a enregistré, sur 30 volts, aucune détaillance attribuable à un défaut d'alimentation et qu'on a observé une émission stable pendant 2 vols, de 102 jours (CdS) et de 85 jours (CdTe).


D'autre part, en novembre 1967, les possibilités de production permettaient à La Radiotechnique de réaliser 2 plaquettes de 3 modules interconnectés de 93 cellules de 6 cm2, collés sur une structure inspirée de celle que cette même firme utilisait pour répondre à la demande d'études de faisabilité du générateur solaire des nacelles du projet Eole A, lancée par la Division Satellites du CNES.
Le générateur CdTe proposé par Radiotechnique peut délivrer une puissance voisine d'un watt adaptée aux besoins de l'électronique embarquée envisagés par le CNES. Son poids et son prix devraient être compétitifs.
Ainsi un succès décisif était remporté, récompensant les efforts des diverses équipes de chercheurs et d'ingénieurs. La Division Etudes et Développements Techniques a mis en place les moyens nécessaires à l'industrie française pour faire face à un besoin nouveau et devenir concurrentielle techniquement par rapport à sa partenaire américaine, puisque seule cette dernière était apte à offrir sur le marché un tel produit.
Ce n'est par ailleurs qu'une étape puisque l'objectif final est d'être à même de pouvoir proposer ces cellules pour l'alimentation des satellites.

* L'auteur remercie P. Morel, Directeur scientifique du projet Eole, de l'aide qu'il lui a apportée pour rédiger cet article.

 

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