FR3016258A1 - HIGH-PERFORMANCE ELECTRICITY PHOTOVOLTAIC PRODUCTION SYSTEM WITH INTEGRATED STORAGE TO SUBSTRATE OR PANELBOARD (FIRST STORAGE) - Google Patents

HIGH-PERFORMANCE ELECTRICITY PHOTOVOLTAIC PRODUCTION SYSTEM WITH INTEGRATED STORAGE TO SUBSTRATE OR PANELBOARD (FIRST STORAGE) Download PDF

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Abstract

L'invention propose une solution innovante à haute rendement pour le stockage de l'énergie intermittente des cellules et systèmes solaires sur films modulable et transférable sur support, intégrable au substrat des cellules flexibles ou panneaux rigides solaires comprenant de préférence une hybridation par ajouts de convertisseurs de rayonnements invisibles et thermiques avec une unité de stockage primaire de l'électricité embarqué à bord ou au niveau de la cellule utilisant notamment la superficie surfacique de la cellule y logeant le système de conversion de l'énergie solaire en énergie électrique. De conception efficace, il est façonnable par segment ou par partition et offre une maintenance facile par division pour des surface importante et il réduit considérablement le coût par watt pour une surface donnée tout en augmentant de manière significative les efficiences des cellules solaires offrant un premier niveau de stockage à bord de la cellule solaire par deux voies possibles de stockage directe de l'énergie produite par la cellule et sa restitution après lissage ou stockage de cette dernière ou encore par le surplus de l'énergie non consommée ou non injectée sur le réseau qui favorise considérablement son utilisation dans les maisons à énergies positives ou en autoconsommation. L'invention utilise la technique de déposition atomique pour la construction des molécules complexes et la technique de croissance/déposition moléculaires pour construction des couches hybrides en 3D modélisée par une conception innovante d'augmentation de surface de stockage et l'efficience du système, ainsi que des options d'hybridation ou de composants piézoélectriques pour capturer les calories sur la face arrière. La cellule capture les rayons du soleil arrivant sur sa surface. Celle-ci absorbe la lumière visible et le proche infrarouge. Les rayonnements invisibles traversent la couche absorbante et arrivent sur le convertisseur à grande puissance qui émet la lumière additionnelle. La chaleur et calories sont transformées par la couche piézonanofils. Les cellules photovoltaïques peuvent être du type organique ou/et inorganique en couches minces et/ou ETA ou en tandem, apportées par greffes, imprimées ou déposées. Le stockage est en gel-solide ou solide state technologie et utilise des batteries en Lithium-ion à base de nano Titanate offrant une très grande durée de vie et une plus grande sécurité dans l'utilisation des batteries intégrées à la cellule.The invention proposes an innovative high-efficiency solution for the storage of intermittent energy of cells and solar systems on flexible and transferable films on support, integrable into the substrate of flexible cells or rigid solar panels preferably comprising a hybridization by additions of converters invisible and thermal radiation with a primary storage unit of electricity on board or at the cell using in particular the surface area of the cell housing the system for converting solar energy into electrical energy. Efficiently designed, it is segmentable or partitionable and offers easy divisional maintenance for large areas and significantly reduces the cost per watt for a given area while significantly increasing the efficiency of first-level solar cells. storage on board the solar cell by two possible ways of direct storage of the energy produced by the cell and its restitution after smoothing or storage of the latter or by the surplus energy not consumed or not injected into the network which greatly favors its use in homes with positive energy or self-consumption. The invention uses the atomic deposition technique for the construction of complex molecules and the molecular growth / deposition technique for 3D hybrid layer construction modeled by an innovative storage surface augmentation design and the efficiency of the system, as well as as hybridization options or piezoelectric components to capture the calories on the back side. The cell captures the sun's rays arriving on its surface. This absorbs visible light and the near infrared. Invisible radiation passes through the absorber layer and arrives at the high-power converter that emits additional light. The heat and calories are transformed by the piezonoyl layer. The photovoltaic cells may be of the organic and / or inorganic type in thin layers and / or ETA or in tandem, provided by grafts, printed or deposited. The storage is in gel-solid or solid state technology and uses Lithium-ion batteries based on nano Titanate offering a very long life and greater safety in the use of batteries built into the cell.

Description

SYSTEME DE STOCKAGE D'ELECTRICITE SUR FILM, MODULABLE ET TRANSFERABLE SUR SUPPORT, INTEGRABLE AU SUBSTRAT DES CELLULES OU EMBARQUE SUR PANNEAUX SOLAIRES (STOCKAGE ABORD).ELECTRICITY STORAGE SYSTEM ON FILM, MODULAR AND TRANSFERABLE ON CARRIER, INTEGRABLE TO THE SUBSTRATE OF CELLS OR ONBOARD ON SOLAR PANELS (STORAGE FIRST).

DOMAINE DE L'INVENTION La présente application propose une solution innovante pour augmentation de la surface active de la batterie, augmentant ainsi sa capacité de stockage de l'énergie reçue. L'invention remplace l'électrolyte liquide par un concept solide et rend le stockage possible sur film transférable, intégrable au substrat des cellules ou embarque sur n'importe quelle solution de cellules solaires, voirie, route ou panneaux solaires. La batterie ainsi réalisée utilise le dépôt de toutes les électrodes par la croissance couche par couche de polymère hybride / inorganique/ laminée pour batterie Li-ion en couche mince. L'invention utilise le couple ALD/MLD (dépôt atomique des couches « ALD » et de dépôt moléculaire des couches « MLD ») et de croissance couche par couche de polymère hybride / inorganique nano laminé pour les batteries Li-ion par construction atomique des couches inorganiques est ainsi transférable et réalisable sur films hybrides organique-inorganique cultivés selon dépôt de couche moléculaire (MLD) et dépôts de couche atomique (ALD). L'invention propose une solution innovante à haute rendement pour le stockage de l'énergie intermittente des cellules et systèmes solaires sur films modulable et transférable sur support, intégrable au substrat des cellules flexibles ou panneaux rigides solaires comprenant de préférence une hybridation par ajouts de convertisseurs de rayonnements invisibles et thermiques avec une unité de stockage primaire de l'électricité embarqué à bord ou au niveau de la cellule utilisant notamment la superficie surfacique de la cellule y logeant le système de conversion de l'énergie solaire en énergie électrique. De conception efficace, il est façonnable, découpables par segment ou par partition et offre une maintenance facile par division pour des surface importante et il réduit considérablement le coût par watt pour une surface donnée tout en augmentant de manière significative les efficiences des cellules solaires offrant un premier niveau de stockage à bord de la cellule solaire par deux voies possibles de stockage directe de l'énergie produite par la cellule et sa restitution après lissage ou stockage de cette dernière ou encore par le surplus de l'énergie non consommée ou non injectée sur le réseau qui favorise considérablement son utilisation dans les maisons à énergies positives ou en autoconsommation.FIELD OF THE INVENTION The present application proposes an innovative solution for increasing the active surface area of the battery, thus increasing its storage capacity of the energy received. The invention replaces the liquid electrolyte with a solid concept and makes the storage possible on transferable film, integrable with the substrate of the cells or on any solution of solar cells, roads, roads or solar panels. The battery thus produced uses the deposition of all the electrodes by the growth layer by layer of hybrid / inorganic / laminated polymer for Li-ion battery in a thin layer. The invention uses the pair ALD / MLD (atomic deposition of "ALD" and "molecular layer" layers of "MLD" layers) and growth layer by layer of hybrid / inorganic nano-laminated polymer for Li-ion batteries by atomic construction of Inorganic layers are thus transferable and feasible on hybrid organic-inorganic films grown according to molecular layer deposition (MLD) and atomic layer deposition (ALD). The invention proposes an innovative high-efficiency solution for the storage of intermittent energy of cells and solar systems on flexible and transferable films on support, integrable into the substrate of flexible cells or rigid solar panels preferably comprising a hybridization by additions of converters invisible and thermal radiation with a primary storage unit of electricity on board or at the cell using in particular the surface area of the cell housing the system for converting solar energy into electrical energy. Efficiently designed, it is customizable, segmentable or partitionable and provides easy divisional maintenance for large areas and significantly reduces the cost per watt for a given area while significantly increasing the efficiencies of solar cells providing a high surface area. first level of storage on board the solar cell by two possible ways of direct storage of the energy produced by the cell and its restitution after smoothing or storage of the latter or by the surplus energy not consumed or not injected on the network which greatly favors its use in homes with positive energy or self-consumption.

Le stockage est en gel-solide, polymères, verre ou solide state technologie et utilise des batteries en Lithium-ion à base de nano Titanate offrant une très grande durée de vie et une plus grande sécurité dans l'utilisation des batteries intégrées à la cellule. Les cellules photovoltaïques peuvent donc être du type organique ou/et inorganique en couches minces et/ou ETA (Figure 5) et des jonctions organiques électroluminescentes « OLED » (Organic Light Emitting Diode), apportées par greffes, imprimées ou déposées. Le système utilise une pluralité de techniques innovantes y compris (et sans limitation quelconque) : 1) Déposition atomique des couches ALD (Atomic Layer Deposition) pour la construction atomique des molécules complexes des composés quaternaires, 2) Croissance par dépôt de couche moléculaire (MLD), 3) Intégration de batterie de stockage en couche mince au substrat de la cellule solaire par segment sur des grandes surfaces, 4) Augmentation considérable de la capacité de sortie de chaine de production par implantation des procédures de demi-cycle spatial ALD et hybridation MLD.The storage is in gel-solid, polymers, glass or solid state technology and uses Lithium-ion batteries based on nano Titanate providing a very long life and greater safety in the use of batteries built into the cell . The photovoltaic cells can therefore be of the organic and / or inorganic type in thin layers and / or ETA (FIG. 5) and Organic Light Emitting Diode (OLED) organic electroluminescent junctions, made by grafts, printed or deposited. The system uses a variety of innovative techniques including (and without limitation): 1) Atomic Layer Deposition (ATL) atomic deposition for the atomic construction of complex molecules of quaternary compounds, 2) Molecular layer deposition growth (MLD) ), 3) Integration of thin-film storage battery with segment solar cell substrate over large areas, 4) Considerable increase in production line output capacity by implementing ALD half cycle and hybridization procedures MLD.

L'invention couvre des méthodes d'augmentation de la surface active du dépôt et propose un système efficace à grand débit et en flux tendu « rouleau à rouleau » en continue ou en batch (groupé et séquencé) ainsi qu'un contrôle de qualité en temps réel, lors de la production. Autres aspects innovants de la présente invention incluent : 1- Un traitement parallèle d'une ou de plusieurs bobine du film flexible, apportant une diminution considérable de manipulations lors de réalisation capacitaires des bobines des cellules photovoltaïques ou des bobines de film pour la production d'écrans OLED lors des processus de fabrication. 2- Construction atomique des molécules complexes. 3- Construction moléculaire des couches MLD a. Hybridation des couches interfaces b. Modélisation des textures nanotiques c. Croissance des interfaces inter-couches 4- Optimisation de réalisation des cellules tandems 5- Convertisseur de chaleur par la mise en oeuvre des piézonano-éléments 6- Stockage de l'énergie intégré au substrat (appelé aussi à bord) de la cellule L'invention utilise notamment la technique d'hybridation pour augmenter très sensiblement les rendements solaires par : 7- ALD et sALD de déposition atomique pour la construction des molécules selon une ingénierie en 3D par : a. Augmentation de bande gap, voire son doublement et adresser le cas des quasi-particules notamment palier aux phénomènes des « paquets de vibration » des phonons. b. Augmentation de Point Quantum 8- MLD pour permettre la réalisation : a. Couches organiques et inorganique sur le même substrat b. Croissance des structures et textures complexes de capture et de piège photons c. Réalisation des interfaces entre couches bas-coûts (low-cost) 9- Utilisation de MLD en couche interface Piézonanofils (or Piézonanotubes) 10- Utilisation de MLD en couche interface nanotubes cristaux liquides 11- Stockage intégré au substrat a. Utilisation des nano titanate pour augmenter la durée de vie avec MLD en couche mince sur substrat de cellule solaire b. Utilisation des électrolyte-semi gel en impression pour batteries intégrées aux substrats c. Utilisation de MLD en interface couches stockage d. Utilisation d'ALD et de MLD en réalisation des électrodes Cette réalisation moléculaire nanostructurée est rendue possible par la mise en place d'un système innovant de « Solution Nanostructurée Hybride » combinant une technique de dépôt ALD avec une technique de dépôt Sol-gel comme décrit en figure 7. Le contrôle stoechiométrique est alors entièrement maitrisé alors que l'inconvénient de la lenteur de la technique ALD est considérablement compensé par l'augmentation de surface traitée dans les cycles de déposition comme indiqué en Figure 2. Cette application est une extension et une demande de brevet ultérieure avec revendication de la priorité interne d'une demande de brevet d'invention numéro 14 01389 déposé le, 20 Juin 2014, elle-même une extension et une demande de brevet ultérieure avec revendication de la priorité interne d'une première demande de brevet d'invention numéro 14 00036 déposé le, 09 Janvier 2014, elle-même une extension et une demande de brevet ultérieure avec revendication de la priorité interne d'une première demande de brevet d'invention numéro 14 00035 déposé le, 09 Janvier 2014.The invention covers methods for increasing the active surface area of the deposit and provides an efficient system with high throughput and continuous flow "roll to roll" continuous or batch (grouped and sequenced) and a quality control in real time, during production. Other innovative aspects of the present invention include: 1-A parallel processing of one or more coils of the flexible film, providing a considerable reduction in handling when capacitating the coils of the photovoltaic cells or film coils for the production of OLED screens during manufacturing processes. 2- Atomic construction of complex molecules. 3- Molecular construction of MLD layers a. Hybridization of the interface layers b. Modeling of nanotic textures c. Growth of inter-layer interfaces 4- Optimization of realization of tandem cells 5- Heat converter by the implementation of piezonano-elements 6- Storage of the energy integrated in the substrate (also called on board) of the cell The invention uses in particular the hybridization technique to increase very significantly the solar yields by: 7- ALD and sALD atomic deposition for the construction of the molecules according to a 3D engineering by: a. Increasing the gap band, or even doubling it, and addressing the case of quasiparticles, especially the so-called "vibration packets" of phonons. b. Increased Quantum Point 8- MLD to achieve: a. Organic and inorganic layers on the same substrate b. Growth of structures and complex textures of capture and trap photons c. Realization of interfaces between low-cost (low-cost) layers 9- Use of MLD in interface layer Piézonanofils (or Piézonanotubes) 10- Use of MLD nanotube interface layer liquid crystal 11- Storage integrated substrate a. Use of nano titanate to increase the lifetime with MLD in thin layer on solar cell substrate b. Use of electrolyte-semi gel printing for batteries integrated into substrates c. Using MLD in storage layer interface d. Use of ALD and MLD in Embodiment of the Electrodes This nanostructured molecular realization is made possible by the implementation of an innovative system of "Hybrid Nanostructured Solution" combining an ALD deposition technique with a Sol-gel deposition technique as described. in Figure 7. The stoichiometric control is then fully mastered while the disadvantage of the slowness of the ALD technique is considerably offset by the increase in area treated in the deposition cycles as shown in Figure 2. This application is an extension and a subsequent patent application with claiming the internal priority of a patent application number 14 01389 filed on, June 20, 2014, itself an extension and a subsequent patent application with claiming the internal priority of a first patent application number 14 00036 filed on, 09 January 2014, itself an extension and one of subsequent patent application with claim to the internal priority of a first patent application number 14 00035 filed on, 09 January 2014.

INTRODUCTION Les premières batteries remontent à la pile d'Alessandro Volta, en 1800, et son fonctionnement est le même quelle que soit la batterie étudiée. Une batterie utilise l'énergie d'une réaction chimique pour créer un déplacement d'électrons, et donc un courant électrique. Elle peut théoriquement être utilisée dans deux sens, de la charge et de la décharge, selon qu'elle alimente un circuit électrique ou lui impose une tension à ses bornes.INTRODUCTION The first batteries go back to the battery of Alessandro Volta, in 1800, and its operation is the same regardless of the battery studied. A battery uses the energy of a chemical reaction to create a displacement of electrons, and thus an electric current. It can theoretically be used in two directions, charge and discharge, depending on whether it powers an electrical circuit or imposes a voltage on its terminals.

On peut distinguer trois parties de la pile électrique possédant deux électrodes: - Une anode, où s'effectue la réaction chimique d'oxydation. Celle-ci libère des électrons. Lors de la décharge, l'anode est la borne - de la pile. - Une cathode, où s'effectue la réaction chimique de réduction. Celle-ci capte des électrons. Lors de la décharge, la cathode est la borne + de la pile. - L'électrolyte, une substance conductrice, qui contient des ions et qui relie les deux électrodes. Le bilan global d'une pile électrique est donc une réaction d'oxydoréduction, avec à chaque borne un couple oxydant/réducteur.We can distinguish three parts of the electric battery having two electrodes: - Anode, where the chemical reaction of oxidation takes place. This one releases electrons. When discharging, the anode is the - terminal of the battery. - A cathode, where the chemical reduction reaction takes place. It captures electrons. When discharging, the cathode is the + terminal of the battery. - The electrolyte, a conductive substance, which contains ions and which connects the two electrodes. The overall balance of an electric cell is therefore a redox reaction, with each terminal an oxidizing / reducing pair.

Ainsi, ses paramètres dépendent entièrement des couples mis en jeu, de l'efficacité des différentes réactions, de la rapidité des déplacements des différents acteurs (diffusion d'ions, électrons), du contrôle de la stabilité des éléments, et du contrôle des réactions parallèles.Thus, its parameters depend entirely on the couples involved, the effectiveness of the different reactions, the speed of the movements of the various actors (ion diffusion, electrons), the control of the stability of the elements, and the control of the reactions. parallel.

Une batterie est constituée d'un assemblage de cellules (cells), chaque cellule étant une paire d'électrodes. Il existe principalement deux types de cellules, les cellules sèches (dry cells) et les cellules aqueuses (wet cells). Les cellules sèches sont plus récentes et permettent une utilisation plus flexible (et dans toute direction) de la batterie. L'électrolyte est assimilable à une pâte conductrice, et est donc sans liquide. Il existe plusieurs formes de pâtes : des polymères, des gels, ou sous forme de verre. De façon générale, les principales mesures (massiques) à optimiser, sont : - La tension nominale, en Volts (V). - La densité énergétique (gravimetric energy density) est mesurée en Watt-heure (Wh/kg). Elle correspond à la quantité d'énergie stockable dans la pile, par unité de masse. On parle parfois de spécificité énergétique (energy specificity), lorsque la mesure est volumique. On a 1Wh = 3600 Joules. - La capacité (battery capacity) est souvent utilisée comme mesure, en Ampèreheure (Ah/kg). Elle correspond à la charge de la batterie, et donc aussi à l'énergie stockée la multiplie par la tension nominale (Ah x V = Wh). On a lAh = 3600 Coulombs. La tension nominale varie peu sur les batteries étudiées (et est toujours de l'ordre du Volt), ce qui permet de parler sans distinction de la capacité ou de la densité énergétique des batteries. - La résistance interne, en Homs (mW). Le résumé des batteries actuellement utilisées dans les véhicules électriques et hybrides est le suivant : ETAT ANTÉRIEUR DE L'ART [00101] Le récent développement et les nouvelles méthodes de réalisation des batteries. L'essentiel des entreprises se concentre sur la technologie lithium-ion, et tente d'optimiser son efficacité et coût de production. La batterie NiMH ne présente pas de résultats aussi favorables, et n'alimente plus que la Toyota Prius sur le marché des véhicules électriques. Cependant, certains groupes de recherche envisagent des technologies alternatives pour alimenter les voitures électriques, telles que les batteries métal-air.A battery consists of a cell assembly, each cell being a pair of electrodes. There are mainly two types of cells, dry cells and wet cells. The dry cells are newer and allow a more flexible use (and in any direction) of the battery. The electrolyte is comparable to a conductive paste, and is therefore without liquid. There are several forms of pasta: polymers, gels, or in the form of glass. In general, the main (mass) measurements to be optimized are: - The nominal voltage, in Volts (V). - The energy density (gravimetric energy density) is measured in Watt hour (Wh / kg). It corresponds to the amount of energy that can be stored in the stack, per unit mass. Energy specificity is sometimes used when the measurement is volumetric. We have 1Wh = 3600 Joules. - The capacity (battery capacity) is often used as a measure, in Amperehour (Ah / kg). It corresponds to the charge of the battery, and thus also to the stored energy multiplies it by the nominal voltage (Ah x V = Wh). We have lAh = 3600 Coulombs. The nominal voltage varies little on the batteries studied (and is always of the order of the Volt), which allows to speak without distinction of the capacity or the energy density of the batteries. - The internal resistance, in Homs (mW). The summary of the batteries currently used in electric and hybrid vehicles is as follows: PRIOR STATE OF THE ART [00101] The recent development and new methods of making batteries. Most companies focus on lithium-ion technology, and try to optimize its efficiency and cost of production. The NiMH battery does not offer as favorable results, and only feeds the Toyota Prius in the market of electric vehicles. However, some research groups are considering alternative technologies to power electric cars, such as metal-air batteries.

Publications "A. Guerfi et al. / Journal of Power Sources 195 (2010) 845-852", W. Porcher, B. Lestriez, S. Jouanneau, and D. Guyomard, Journal of The Electrochemical Society,156 _3_ A133-A144 _2009" ainsi que le brevet d'application "CEA Patent WO 2003/047021" , J-Y. Sanchez et al. Journal of Power Sources, 246 (2014) 299-304, montrent des analyses comparatives de LiFePO4 et Li4Ti5012 (association de Composés de phosphate et de LTO) pendant le cycle de charge et de décharge à haute température des électrodes traitées avec des différents solvants et ne présentent aucune solution de batterie avec solide électrolyte et encore moins des intégrations sur films à couche mince en cultivant couches par couche en utilisation des process ALD et/ou MLD. 'Véhicule Distance tt Fast Prix Capacitékemps en ville Batterie Charge de charge Br.nv ".fini E 3 kWli 5000 cens 4 5h 50 24h(110V.12A) (AC' Propulsion) Cheyrolet 16 kWh Mn spinel 4h 40 Volt 10h (120V) 220 cells (hybride) + moteur 1AL (LG chem) Coda Sedani 34 kWh 90-120 Li-Fe-P 2h 40 611(220V) 730 cells (40 miles) (Ltichen) Fisker Karma 22.6 kWh 50 mil Nanophosphate (A123 N. A 88 --- moteur 2.0L, Ford Fucus EV '1 75 miles (Compact Power Tnc., LG c hem) N.A 30 23 3 kWh ' 6-Sh (230V) Mitsubishi 16 kWh. 80 miles N _A. N_ -& 50 i2sliEV 12-1311( /10V) Nissan Leal 24 1:Wh. Mn-C N A. 33 Sh (220V) (propre usine) Smart Fonwo 16.5 kWh 85 miles N a-Ni-Cl. zebra N A ED Sh (110V) Tesla Mode] ..; 42 kWh 160 Miles 5000 cells 45 inM 57 5h (220V0 (Panasoic) _ 7, a,) n Tesla Roadster 56 kWh 220 miles 6000 cells N -A 110 5h ( }1.1211 r*1 (Panasicon powe Th ink C ity 4.5 (Enerl. Enerdel) N A 20 2 kWh Sb (110V1 Toyota Plug-in Prius 3h (110V) (Panasonic) 100 min <35 Volvo Electric C30 24 kWh 90 miles (Enerl Er N.A 25 8h (230V. 16A) Atera 2e p 20 kWh.' 1 00 mile; Nanophosphate (A123) 6 11 25 Ilh e) Paix brut iuclicatr. r.e ccr]iplablIt..-ant de 57500 du e_oir,-erne rer_t fédexal pour c-eiiïcule,- propre,- et de S5C.00 de l'état de C aliforvie pote - electiique (r.') Indiqué ,paui le nizterz élecaique De même les brevets US20060210779 Weir, Richard Dean (Cedar Park, TX, US), Nelson, Carl Walter (Austin, TX, US) et US 7466536 Weir , et al. Nous apprennent l'utilisation de "poly(ethylene terephthalate) plastic and composition-modified barium titanate powders" pour la production de l'unité de stockage très léger avec « ultrahigh electrical energy storage » sans pour autant adresser l'aspect puissance et intégrabilité en couche mince d'une telle solution. Par ailleurs les brevets d'applications US 8,765,213, US 8,691,443, US 8,715,614 et plus particulièrement US 8,748,044, Nan, Cewen (Beijing, CN), Mei, Ao (Beijing, CN), Feng, Yuchuan (Beijing, CN), Yuanhua, Lin (Beijing, CN) , Minamida, Yoshitaka (Susono, JP), Yokoishi, Shoji (Mishima, JP) ; « Li-La-Ti-0 composite solid electrolyte material containing silicon and synthesizing method thereof » n'apporte aucun élément sur l'augmentation des performances de la batterie en terme de sa capacité charge ni de son intégration sous forme plate en film à couche mince. De plus l'état de l'art antérieur ne permet aucune réalisation par le dépôt moléculaire des couches « MLD » et de croissance couche par couche de polymère hybride / inorganique nano laminé pour les batteries en générale et encore moins pour les solutions de stockage à base de Li-ion, LTO ou LFP."A. Guerfi et al. / Journal of Power Sources 195 (2010) 845-852", W. Porcher, B. Lestriez, S. Jouanneau, and D. Guyomard, Journal of the Electrochemical Society, 156 _3_ A133-A144 And the application patent "CEA Patent WO 2003/047021", JY Sanchez et al., Journal of Power Sources, 246 (2014) 299-304, show comparative analyzes of LiFePO4 and Li4Ti5012 (Association of Compounds of phosphate and LTO) during the cycle of charging and discharging at high temperature electrodes treated with different solvents and do not exhibit any battery solution with solid electrolyte and even less integrations on thin-film films by growing layer by layer in use ALD and / or MLD processes 'Vehicle Distance tt Fast Price Capacity time in town Battery Charge load Br.nv ".finished E 3 kWli 5000count 4 5h 50 24h (110V.12A) (AC' Propulsion) Cheyrolet 16 kWh Mn spinel 4h 40 Volt 10h (120V) 220 cells (hybrid) + 1AL engine (LG chem) Coda Sedani 34 kWh 90-120 Li-Fe-P 2h 40 611 (220V) 730 cells (40 miles) (Ltichen) Fisker Karma 22.6 kWh 50 mil Nanophosphate (A123 N. A 88 --- 2.0L engine , Ford Fucus EV '1 75 miles (Compact Power Tnc., LG c hem) NA 30 23 3 kWh' 6-Sh (230V) Mitsubishi 16 kWh. 80 miles N _A. N_ - & 50 i2sliEV 12-1311 (/ 10V) Nissan Leal 24 1: Wh. Mn-C N A. 33 Sh (220V) (own factory) Smart Fonwo 16.5 kWh 85 miles N a-Ni-Cl. zebra N ED Sh (110V) Tesla Mode] ..; 42 kWh 160 Miles 5000 cells 45 inM 57 5h (220V0 (Panasoic) _ 7, a,) n Tesla Roadster 56 kWh 220 miles 6000 cells N -A 110 5h (} 1.1211 r * 1 (Panasicon powe Thinking C ity 4.5 ( Enerdel) NA 20 2 kWh Sb (110V1 Toyota Plug-in Prius 3h (110V) (Panasonic) 100 min <35 Volvo Electric C30 24 kWh 90 miles (Enerl Er NA 25 8h (230V 16A) Atera 2nd p 20 kWh 1,00 mile; Nanophosphate (A123) 6 11 25 Ilh (e) Gross breakeven from 57,500 of the day before the end of this year, for its own, and S5C. 00 of the state of C aliforvie pote - electiique (r '') Indicated, paui the nizterz élecaique Similarly patents US20060210779 Weir, Richard Dean (Cedar Park, TX, US), Nelson, Carl Walter (Austin, TX, US ) and US 7466536 Weir, et al., teaches the use of "polyethylene terephthalate plastic and composition-modified barium titanate powders" for the production of the ultra-light storage unit with ultra-high electrical energy storage as much address the aspect power and integrability in thin layer of such a solution. Furthermore, the application patents US Pat. No. 8,765,213, US Pat. No. 8,691,443, US Pat. No. 8,715,614 and US Pat. No. 8,748,044, Nan, Cewen (Beijing, CN), Mei, Ao (Beijing, CN), Feng, Yuchuan (Beijing, CN), Yuanhua, Lin (Beijing, CN), Minamida, Yoshitaka (Susono, JP), Yokoishi, Shoji (Mishima, JP); "Li-La-Ti-0 composite solid electrolyte material containing silicon and synthesizing method" does not add any element on the increase in performance of the battery in terms of its charge capacity nor its integration in flat form layer film thin. In addition, the state of the prior art does not allow any realization by the molecular deposition of the "MLD" layers and growth layer by layer of hybrid / inorganic laminated nano polymer for the batteries in general and even less for the storage solutions. Li-ion base, LTO or LFP.

Batteries lithium-ion : principes de fonctionnement Cette technologie a fait son apparition dans les années 70, lors de sa mise au point par M.S. Whittinghal de la Binghamton University, Exxon. Les batteries au lithium-ion utilisent le déplacement de l'ion Li+ d'une électrode vers l'autre, à travers l'électrolyte. A chaque électrode se produit une réaction, caractérisée par une demi-équation de bilan.Lithium-ion Batteries: Operating Principles This technology first appeared in the 1970s, when it was developed by Mr. S. Whittinghal of Binghamton University, Exxon. Lithium ion batteries use the displacement of the Li + ion from one electrode to the other, through the electrolyte. At each electrode a reaction occurs, characterized by a balance half equation.

Les batteries classiques ont une anode à base de Carbone, LiC6 souvent sous forme de graphite. La cathode est par exemple LiCoO2. Lors de la décharge, l'oxydation se produit à la borne +, LiC6 = Li+ + C6 + e-, qui libère donc un électron et un ion Li+. L'électron entre dans le circuit extérieur et son déplacement crée le courant nécessaire au fonctionnement du moteur, tandis que l'ion Li+ traverse l'électrolyte, classiquement du sel de lithium dissous dans un solvant. L'ion Li+ et l'électron sont alors captés par l'électrode négative à travers la demi-réaction de réduction Co02 + Li+ + e- = LiCoO2. La réaction totale est donc : LiC6 + Co02 = C6 + LiCoO2. La figure 25 montre la charge et la décharge d'une batterie Li ion. Chaque cycle déforme les électrodes à travers ces différentes réactions. La réversibilité de la réaction doit aussi prendre en compte ces changements de configuration, et en particulier la formation de complexes stables. Ainsi, l'ion Li+ doit pouvoir s'insérer et se libérer des deux structures sans en changer les propriétés à long terme. Les lois de Faraday (ou équations de Nernst) permettent de calculer la tension aux bornes de la batterie (4V ici) en fonction des différents éléments. Cette réaction est spontanée (elle a une enthalpie libre standard négative): il faut donc fournir de l'énergie à la batterie pour l'inverser, et c'est le principe de la recharge. Le travail des chercheurs et des entreprises spécialisées se concentre sur l'optimisation de ces déplacements, et sur la stabilité des différents constituants. En particulier, de nombreux groupes de recherche s'intéressent aux réactions secondaires qui se produisent.Conventional batteries have a carbon-based anode, LiC6 often in the form of graphite. The cathode is for example LiCoO2. During the discharge, the oxidation occurs at the + terminal, LiC6 = Li + + C6 + e-, which releases an electron and a Li + ion. The electron enters the external circuit and its displacement creates the current necessary for the operation of the engine, while the Li + ion passes through the electrolyte, typically lithium salt dissolved in a solvent. The Li + ion and the electron are then captured by the negative electrode through the reduction half-reaction Co02 + Li + + e- = LiCoO2. The total reaction is therefore: LiC6 + Co02 = C6 + LiCoO2. Figure 25 shows the charging and discharging of a Li ion battery. Each cycle deforms the electrodes through these different reactions. The reversibility of the reaction must also take into account these configuration changes, and in particular the formation of stable complexes. Thus, the Li + ion must be able to be inserted and released from both structures without changing the properties in the long term. The laws of Faraday (or Nernst equations) make it possible to calculate the voltage at the terminals of the battery (4V here) according to the different elements. This reaction is spontaneous (it has a negative standard free enthalpy): it is therefore necessary to supply energy to the battery to reverse it, and this is the principle of recharging. The work of researchers and specialized companies focuses on the optimization of these movements, and the stability of the various constituents. In particular, many research groups are interested in the side reactions that occur.

Les choix pour ces trois composants (anode, cathode et électrolyte) sont nombreux, et permettent une diversification des solutions apportées aujourd'hui. On peut regrouper par familles: Les recherches se concentrent donc généralement sur les points particuliers suivants (constituants de la batterie) : - Anode doit résister à de forts taux d'oxydation/réduction pour la charge et décharge; doit avoir un potentiel électrochimique faible pour résister aux fortes tensions; doit avoir une efficacité coulombienne lente (pour éviter les réactions annexes); doit avoir une grande surface apparente pour accélérer les réactions; doit être efficacement en contact avec l'électrolyte pour y échanger des ions, à travers un 'current collector' (copper sheet). Afin d'augmenter la conduction électronique, on y ajoute souvent une couche de carbone. - Sur la cathode: à la différence de l'anode, la cathode doit avoir un potentiel électrochimique élevé. Les céramiques utilisés, oxydes de métaux, sont sujets à des déformations lors de l'insertion/ extraction d'ions Li+. Ces déformations peuvent casser l'électrode. - Sur l'électrolyte: elle doit avoir une très grande conductivité ionique, et doit être stable au contact de forts potentiels et de faibles potentiels. De plus, elle est pourvue d'un séparateur poreux (un polymère) qui empêche le contact entre l'anode et la cathode. Cependant, il faut que l'électrolyte submerge l'ensemble.The choices for these three components (anode, cathode and electrolyte) are numerous, and allow a diversification of solutions made today. We can group by families: The researches are therefore generally concentrated on the following particular points (constituents of the battery): - Anode must withstand high oxidation / reduction rates for charging and discharging; must have a low electrochemical potential to withstand high voltages; must have slow Coulomb efficiency (to avoid side reactions); must have a large apparent surface to accelerate reactions; must be effectively in contact with the electrolyte to exchange ions, through a 'current collector' (copper sheet). In order to increase the electronic conduction, a layer of carbon is often added. - On the cathode: unlike the anode, the cathode must have a high electrochemical potential. The ceramics used, metal oxides, are subject to deformation during the insertion / extraction of Li + ions. These deformations can break the electrode. - On the electrolyte: it must have a very high ionic conductivity, and must be stable in contact with high potentials and low potentials. In addition, it is provided with a porous separator (a polymer) that prevents contact between the anode and the cathode. However, the electrolyte must overwhelm the whole.

Il est donc difficile de réaliser une production en volume sur de grandes surfaces avec les techniques actuelles (évaporation, Co-évaporation, sputtering par magnétron, etc.,), ainsi que la répétabilité de tous ces processus posent de sérieux problèmes pour l'industrie. [00157] Incidence du courant collecteur sur le taux élevé de rendement de l'électrode d'une Batterie Li-ion. Le principe de base pour atteindre une capacité de haute puissance d'une électrode est en minimisant la résistance globale du système électrochimique. Pour les batteries Li-ion, les résistances de diffusion ionique et électronique associés à la résistance de l'électrode matières actives ont été une préoccupation majeure dans le passé.It is therefore difficult to achieve volume production on large surfaces with current techniques (evaporation, co-evaporation, magnetron sputtering, etc.), as well as the repeatability of all these processes pose serious problems for the industry . [00157] Impact of the collector current on the high rate of efficiency of the electrode of a Li-ion battery. The basic principle for achieving a high power capacity of an electrode is by minimizing the overall resistance of the electrochemical system. For Li-ion batteries, the ionic and electron diffusion resistors associated with the resistance of the active material electrode have been a major concern in the past.

D'autre part, l'la résistance de l'interface entre le collecteur de courant et la couche active a reçu beaucoup moins d'attention dans la littérature, sans doute parce qu'il a longtemps été considéré comme de moins d'importance pour les Li-ion matériaux d'électrode de faible puissance. Toutefois, le rapide progrès dans les technologies de synthèse du matériau peut dans certains cas avoir réduit la résistance ionique et électronique des matières actives, au point qu'elles deviennent compétitives pour les autres sources de résistance. L'importance de la résistance électronique à la couche / collecteur de courant actif (AC / CC) interface est digne de réexamen attentif. Dans cette présentation, les effets de collecteur de courant, donc de l'AC / CC interfaciale résistance, sur les performances des deux matières actives à haut débit, y compris LiFePO4 cathode et anode Li4Ti5O12, ont été étudiés. Dans les deux cas, plutôt profonde effets ont été observés. La capacité de charge / décharge et la stabilité du cycle à haute C-taux de LiFePo4 (LFPO) électrodes à l'aide de trois types de collecteurs de courant, y compris Al lisse non gravée Al feuille, anodisation gravé feuille d'aluminium, et la feuille d'aluminium gravé recouvert d'une conformation C revêtement augmenté à 600°C en CH4, ont été étudiés. L'utilisation du courant C revêtu collecteur non seulement augmente remarquablement la capacité de puissance délivrant, par 3 - 7 fois sur la base de différents critères de comparaison, de l'électrode de LFPO, mais aussi grandement améliore sa stabilité de cycle sous haute C-taux (5C). L'amélioration de la vitesse est supérieure à celle d'une basse température C-revêtement organique lié rapportés dans la littérature. Les effets de collecteur de courant sur la capacité de charge / décharge et la stabilité du cycle de Li4Ti5012 (LTO) électrode sous C-taux élevés (jusqu'à 20 C) ont été étudiés par l'application de cinq types de collecteurs de courant, y compris une feuille d'aluminium, un Al de anodisation gravé (E-A1), le même Al gravée avec un revêtement conforme de C (CE-A1), une feuille de Cu (Cu) et l'même feuille de Cu avec un revêtement de C (C-Cu). Les revêtements de C sur les deux collecteurs de courant métalliques sont déposées par un procédé de dépôt chimique en phase vapeur utilisant du CH4 à 600 oC. la les capacités des électrodes de LTO sont de l'ordre de Al <E-Al <Cu-Al - CE <C-Cu, présentant amélioration remarquable de la performance de taux par la C-revêtement à la fois métaux. Analyses de surface indiquent que les améliorations dans les deux cas peuvent être attribués à la combinaison de deux facteurs, y compris l'enlèvement de la couche d'oxyde natif et modification de l'hydrophobicité de la surface, ce qui améliore l'adhérence de la couche active, sur la surface du collecteur de courant. Tous deux contribuent à réduire la résistance à l'current collector / l'interface de la couche active. [00102] Croissance par déposition moléculaire des couches (appelé aussi Molecular Layer Deposition ou « MLD ») 1. Il y a eu une croissance spectaculaire dans le domaine du dépôt de couche atomique (ALD) sur des 10 dernières années. Une partie de ce développement ALD a été tirée par les besoins de l'l'industrie des semi-conducteurs. D'autres développements ont résulté de l'application des ALD pour arènes non semi-conducteurs. Le contrôle de la couche atomique et conformalité du film ALD épaisseur se sont révélés utiles pour un large éventail d'applications telles que la fabrication de matériaux à bande interdite photonique et des barrières de diffusion gazeuse. En plus des nouveaux développements technologiques, il a également été un élargissement des types de films qui peuvent être cultivées en utilisant des procédés ALD-inspirés. L'introduction de précurseurs organiques à l'aide Dépôt de couche moléculaire (MLD) a considérablement étendu l'identité de la composition de l' film déposé. MLD se distingue des ALD, car un fragment moléculaire peut être ajouté pendant une réaction en auto-limitation de surface séquentielle. 2. Figure 4 représente schématiquement une séquence idéale de croissance par MLD en « des réactions auto limitatives » utilisant deux réactants homobifonctionnels dans un processus ayant la séquence de la chimie spontanément utilisé pour la croissance d'un polymère organique, permettant ainsi le mélange de l'organique précurseurs utilisés pour MLD avec des précurseurs ALD inorganiques de définir de nouveaux matériaux hybrides organiques-inorganiques dans une cellule hybride solaire haut rendement faisant l'objet de la présente invention. 3. La définition originale de MLD décrit la séquence, la chimie spontanément utilisé pour la croissance d'un polymère organique. Le premier système MLD était basé sur la condensation réactions de polymérisation et déposé un polyamide. Plus récemment, le MLD d'une variété de polymères organiques a été démontré notamment polyamide, le polyamide, polyurée, polyuréthane, polythiourée et polythiolene. le organique précurseurs utilisés pour MLD entièrement bio peuvent aussi être mélangés avec des précurseurs ALD inorganiques de définir de nouveaux matériaux hybrides organiques- inorganiques. Le jeu de base élargie introduit par ces matériaux hybrides a permis d'élargir considérablement les matériaux possibles qui peuvent être cultivées en utilisant ALD et MLD. La grande quantité de précurseurs organiques disponibles à partir de la chimie organique conduit à une grande variété de possibilités pour des films hybrides organiques-inorganiques utilisant MLD. 4. Plusieurs matériaux hybrides organiques-inorganiques ont été développés récemment avec MLD techniques. Ces systèmes ont commencé à définir la large gamme de matériaux qui peuvent être déposés en utilisant MLD. La possibilité de mélanger et assortir organique et inorganique précurseurs et leur part relative dans le film mèneront à un large éventail de films propriétés. En particulier, les propriétés mécaniques peuvent être réglées par le contrôle de l'organique et les proportions inorganiques. Ce bref rapport va d'abord examiner plusieurs systèmes MLD qui ont été démontrés pour illustrer le -of-the - art de l'État actuel. Certains nouveaux systèmes ensuite être présenté à montrer la diversité des chimies qui peut être utilisé pour développer divers films hybrides organiques-inorganiques. Enfin, les spéculations vont être proposés à l'avenir perspectives pour le MLD de matériaux hybrides organiques-inorganiques. 5. Figure 5 illustre la croissance de l'Alucone (film polymère) en deux étapes utilisant triméthylaluminium (TMA) et d'éthylène glycol (EG). TMA est exposé à une surface hydroxylée et produit une surface recouverte d'espèce d'A1CH3, permettant ainsi le mélange de l'organique inorganiques servant de base de nouveaux matériaux hybrides organiques-inorganiques dans une cellule hybride solaire haut rendement faisant l'objet de la présente invention. L'état de l'art actuel a déjà démontré l'intérêt d'hybridation organique-inorganique de film MLD. L'un des premiers matériaux hybrides organiques-inorganiques cultivés selon MLD était un " Alucone " sur la base de la réaction entre le triméthylaluminium (TMA) et d'éthylène glycol (EG). 6. En général, une réaction en deux étapes MLD entre un alkyle de métal, tels que les TMA, et d'un diol, comme, par exemple, peut être écrite comme suit: a. Des études antérieures ont démontré qu'Alucone MLD utilisant TMA et EG est très efficace. Examens radiographiques (XRR) ont montré que le taux de croissance MLD est linéaire par rapport au nombre de cycles TMA / EG. b. Par ailleurs, le taux de croissance MLD était dépendante de la température et d'une diminution de 4,0 A par cycle TMA / EG à 85 ° C à 0,4 A par cycle TMA / EG à 175 ° C. Micro mesures à quartz (QCM) ont également révélé la linéarité de croissance en MLD d' qu'Alucone contre TMA et expositions par exemple. 7. Les récents travaux en MLD ont motivé l'inventeur de considérer la mise en oeuvre de process MLD pour la réalisation des couches interfaces et hybrides Organique-inorganique dans la construction des cellules solaires à haut rendements faisant partie de la présente invention.On the other hand, the resistance of the interface between the current collector and the active layer has received much less attention in the literature, probably because it has long been considered of less importance for Li-ion electrode materials of low power. However, the rapid progress in material synthesis technologies may in some cases have reduced the ionic and electronic resistance of the active ingredients, to the point that they become competitive for other sources of resistance. The importance of the electronic resistance to the active current layer / collector (AC / DC) interface is worthy of careful review. In this presentation, the effects of current collector, hence AC / CC interfacial resistance, on the performance of the two high-throughput active materials, including LiFePO4 cathode and Li4Ti5O12 anode, were investigated. In both cases, rather deep effects were observed. The charge / discharge capacity and stability of the cycle at high C-rate LiFePo4 (LFPO) electrodes using three types of current collectors, including Al smooth non-etched Al foil, anodizing etched aluminum foil, and the engraved aluminum foil coated with conformation C increased at 600 ° C to CH4, were studied. The use of the collector-coated current C not only remarkably increases the power capacity delivering, by 3-7 times on the basis of different comparison criteria, the LFPO electrode, but also greatly improves its high C cycle stability. -tals (5C). The improvement in speed is greater than that of a low temperature C-bound organic coating reported in the literature. The current collector effects on charge / discharge capacity and cycle stability of Li4Ti5012 (LTO) electrode under high C-rates (up to 20 C) were investigated by the application of five types of current collectors , including an aluminum foil, an engraved anodizing Al (E-A1), the same Al engraved with a conformal coating of C (CE-A1), a Cu (Cu) foil and the same Cu foil with a coating of C (C-Cu). The C coatings on the two metal current collectors are deposited by a chemical vapor deposition process using CH4 at 600 ° C. The capabilities of the LTO electrodes are in the range of Al <E-Al <Cu-Al-CE <C-Cu, exhibiting remarkable improvement in rate performance by the C-coating of both metals. Surface analyzes indicate that improvements in both cases can be attributed to the combination of two factors, including the removal of the native oxide layer and modification of the hydrophobicity of the surface, which improves the adhesion of the active layer, on the surface of the current collector. Both help reduce the resistance to the current collector / interface of the active layer. Molecular deposition growth of the layers (also called Molecular Layer Deposition or "MLD") 1. There has been a spectacular growth in the field of atomic layer deposition (ALD) over the last 10 years. Part of this ALD development has been driven by the needs of the semiconductor industry. Other developments have resulted from the application of ALDs for non-semiconductor arenas. Atomic layer control and conformality of the ALD film thickness have been found to be useful for a wide range of applications such as the fabrication of photonic bandgap materials and gaseous diffusion barriers. In addition to new technological developments, there has also been an expansion of film types that can be grown using ALD-inspired processes. The introduction of organic precursors using Molten Layer Deposition (MLD) has greatly extended the identity of the composition of the deposited film. MLD is distinguished from ALDs because a molecular fragment can be added during a sequential surface self-limiting reaction. Figure 4 schematically represents an ideal MLD growth sequence in "self-limiting reactions" using two homobifunctional reagents in a process having the sequence of chemistry spontaneously used for the growth of an organic polymer, thereby allowing mixing of the Organic precursors used for MLD with inorganic ALD precursors define novel organic-inorganic hybrid materials in a high efficiency solar hybrid cell subject of the present invention. 3. The original definition of MLD describes the sequence, the chemistry spontaneously used for the growth of an organic polymer. The first MLD system was based on condensation polymerization reactions and deposited a polyamide. More recently, the MLD of a variety of organic polymers has been demonstrated including polyamide, polyamide, polyurea, polyurethane, polythiourea and polythiolene. The organic precursors used for fully organic MLD can also be mixed with inorganic ALD precursors to define new hybrid organic-inorganic materials. The broad base game introduced by these hybrid materials has greatly expanded the possible materials that can be grown using ALD and MLD. The large amount of organic precursors available from organic chemistry leads to a wide variety of possibilities for organic-inorganic hybrid films using MLD. 4. Several hybrid organic-inorganic materials have recently been developed with MLD techniques. These systems have begun to define the wide range of materials that can be deposited using MLD. The ability to mix and match organic and inorganic precursors and their relative share in the film will lead to a wide range of film properties. In particular, the mechanical properties can be regulated by the control of the organic and the inorganic proportions. This brief report will first examine several MLD systems that have been demonstrated to illustrate the state's -of-the-art. Some new systems then be introduced to show the diversity of chemistries that can be used to develop various organic-inorganic hybrid films. Finally, speculations will be proposed in future prospects for the MLD of hybrid organic-inorganic materials. 5. Figure 5 illustrates the growth of Alucone (polymer film) in two stages using trimethylaluminum (TMA) and ethylene glycol (EG). TMA is exposed to a hydroxylated surface and produces a surface covered with A1CH3 species, thus allowing the mixing of the inorganic organic base of novel organic-inorganic hybrid materials in a high efficiency solar hybrid cell being subjected to the present invention. The state of the art has already demonstrated the interest of organic-inorganic hybridization of MLD film. One of the first organic-inorganic hybrid materials grown according to MLD was an "Alucone" based on the reaction between trimethylaluminum (TMA) and ethylene glycol (EG). 6. In general, a two-step MLD reaction between a metal alkyl, such as TMA, and a diol, as, for example, can be written as follows: a. Previous studies have shown that Alucone MLD using TMA and EG is very effective. Radiographic examinations (XRR) showed that the MLD growth rate is linear compared to the number of TMA / EG cycles. b. Furthermore, the growth rate MLD was temperature dependent and a decrease of 4.0 A per TMA / EG cycle at 85 ° C to 0.4 A per TMA / EG cycle at 175 ° C. Quartz (QCM) also revealed growth linearity in MLD as Alucone versus TMA and exposures for example. 7. The recent work in MLD motivated the inventor to consider the implementation of MLD process for the realization of organic-inorganic interface and hybrid layers in the construction of high-efficiency solar cells forming part of the present invention.

Autres problèmes communs de ces méthodes proposées dans les brevets d'application traitant de conception des couches Intercalaire pour la croissance épitaxiale de couches minces de semi-conducteurs ainsi que le Traitements chimiques pour améliorer la performance photovoltaïque CIGS ou encore Méthode et système pour sélénisation dans la fabrication de cellules solaires CIGS / CIS traitant dues différentes Méthode de dopage de sodium et un système de couche mince à base de forme CIGS / CIS avec utilisation des pigment et des espèces de sodium Bulk traitement de cellule photovoltaïque à film mince comme cités dans les brevets d'application US20090235983 Applied Quantum Technology, LLC; US20090235987 EPV Solar, Inc.; US20090293945 SAINT GOBAIN GLASS FRANCE; US20100087016 Global Solar Energy, Inc.; US20100087026 HELIANTHOS B.V: US20100087027 Stion Corporation.; US20100096007 SAINT-GOBAIN GLASS FRANCE; US20100101648 Sony Corporation.; US20100101649 SAINT-GOBAIN GLASS FRANCE; US20100212732* Miasole; US20100224247 Applied Quantum Technology, LLC ne décrivent l'augmentation de bande gap voire son doublement et amélioration des process par augmentation de point quantum et l'utilisation des processes ALD ou sALD et MLD faisant l'objet de la présente invention. [00107] Récupération d'énergie cinétique et thermique des rayonnements solaires des cellules photovoltaïques à l'aide des piézonanofils et Hybridation des cellules solaires. L'état de l'art identifie ce qui est considéré comme les trois principales catégories de cellules solaires en termes d'efficacité de conversion solaire et le coût par unité de surface. Figure 8 représente le rapport de cout par m2 standard identifiant ce qui est considéré comme les trois principales catégories de cellules solaires en termes d'efficacité de conversion solaire et le coût par unité de surface dans une cellule hybride solaire haut rendement faisant l'objet de la présente invention. Les cellules CIGS en couches minces PV sont classés comme des cellules solaires de type II. Ce sont des cellules solaires simples jonction et, à ce titre, avoir un ratio de conversion des photons en électrons ultime fondamentale limitée à un maximum d'environ 33,7% par ce qu'on appelle la limite de Schockley-Queisser (William Shockley and Hans J. Queisser, "Detailed Balance Limit of Efficiency of p-n Junction Solar Cells", Journal of Applied Physics, Volume 32 (March 1961), pp. 510-519; doi:10.1063/1.1736034).Other common problems of these methods proposed in the application patents dealing with the design of interlayer layers for the epitaxial growth of thin layers of semiconductors as well as the chemical treatments to improve the photovoltaic performance CIGS or method and system for selenization in the manufacture of CIGS / CIS solar cells dealing different due Sodium doping method and CIGS / CIS-based thin-film system with use of pigment and sodium species Bulk thin-film photovoltaic cell processing as cited in the patents US20090235983 Applied Quantum Technology, LLC; US20090235987 EPV Solar, Inc .; US20090293945 SAINT GOBAIN GLASS FRANCE; US20100087016 Global Solar Energy, Inc .; US20100087026 HELIANTHOS B.V: US20100087027 Stion Corporation .; US20100096007 SAINT-GOBAIN GLASS FRANCE; US20100101648 Sony Corporation .; US20100101649 SAINT-GOBAIN GLASS FRANCE; US20100212732 * Miasole; US20100224247 Applied Quantum Technology, LLC does not describe the band gap increase or even its doubling and process improvement by quantum dot augmentation and the use of the ALD or sALD and MLD processes subject of the present invention. [00107] Recovery of kinetic and thermal energy from solar radiation from photovoltaic cells using piezonanil and hybridization of solar cells. The state of the art identifies what is considered to be the top three categories of solar cells in terms of solar conversion efficiency and cost per unit area. Figure 8 shows the cost ratio per standard m2 identifying what are considered to be the top three categories of solar cells in terms of solar conversion efficiency and the cost per unit area in a high efficiency solar hybrid cell being the subject of the present invention. CIGS cells in thin PV layers are classified as type II solar cells. They are single junction solar cells and, as such, have a fundamental ultimate photon-to-electron conversion ratio limited to a maximum of about 33.7% by what is known as the Schockley-Queisser boundary (William Shockley and Hans J. Queisser, "Detailed Balance Limit of Efficiency of Pn Junction Solar Cells", Journal of Applied Physics, Volume 32 (March 1961), pp. 510-519, doi: 10.1063 / 1.1736034).

La «perte» d'énergie est principalement converti en treillis vibrations / phonons / chauffage. (Type III) concepts de cellules solaires avancés cherchent à défier la limite SchockleyQueisser en utilisant tandem ou à jonctions multiples approches et d'autres technologies telles que la conversion de support chaud et thermophotonics (à travers, par exemple, le couplage avec approches de récupération de l'énergie thermique, comme les cellules Redox à électrolyte liquide). En général, cependant, de telles approches sont complexes, encombrants, difficiles à fabriquer et coûteux. [00108] Batteries en couche mince intégrées au substrat (appelé aussi On- board Batteries) ; Entre1990 et 1995, principalement sous l'impulsion des constructeurs japonais d'équipements portables (caméscopes, ordinateurs, téléphonie mobile naissante...), deux nouvelles filières de stockage de l'électricité ont émergé, en rupture par rapport aux technologies traditionnelles. Le développement des accumulateurs nickel-métal hydrure dans un premier temps, puis celui des accumulateurs au lithium ont complètement bouleversé la donne initiale, et pris de surprise la plupart des constructeurs traditionnels (Accumulateurs, piles et batteries proposent des performances en constante amélioration). L'évolution de ces technologies, et essentiellement de la seconde, a de surcroît bénéficié vers le milieu des années quatre-vingt-dix de l'expansion soudaine et considérable du marché de la téléphonie mobile (+ 1 % par mois en 2000, 70 % de taux de pénétration en Europe en 2003 contre quelques pour-cent en 1996).The "loss" of energy is mainly converted into lattic vibrations / phonons / heating. (Type III) advanced solar cell concepts seek to challenge the SchockleyQueisser limit by using tandem or multiple-junction approaches and other technologies such as hot support conversion and thermophotonics (through, for example, coupling with recovery approaches thermal energy, such as redox cells with liquid electrolyte). In general, however, such approaches are complex, bulky, difficult to manufacture and expensive. Thin film batteries integrated into the substrate (also called On-board Batteries); Between 1990 and 1995, mainly driven by Japanese manufacturers of portable equipment (camcorders, computers, nascent mobile telephony ...), two new electricity storage channels emerged, breaking with traditional technologies. The development of nickel-metal hydride accumulators at first, then the development of lithium batteries completely upset the original situation, and surprised most traditional manufacturers (Accumulators, batteries and batteries offer performance that is constantly improving). The evolution of these technologies, and essentially the latter, has also benefited in the mid-nineties from the sudden and considerable expansion of the mobile telephony market (+ 1% per month in 2000, 70 % of penetration rate in Europe in 2003 compared to a few percent in 1996).

Fortement demandeur de densités massique d'énergie élevées (D=dE/dm) J/kg sous un faible encombrement. C'est ainsi que le marché des accumulateurs au lithium dépassait 4,5 milliards d'euros en 2000 et que les constructeurs japonais (Sony, Sanyo, Matsushita) et coréens (LG, Samsung) se partagent la part du lion (70 %) d'un marché désormais dominé à plus de 95 % par les industriels asiatiques (Japon, Corée et Chine), au détriment des Européens mais également des Américains, pratiquement absents du marché principal que représente l'alimentation en énergie des équipements portables. Certaines initiatives européennes voient néanmoins le jour qui vise au développement de filières particulières d'accumulateurs au lithium, offrant des avantages particuliers par rapport à la filière lithium-ion actuellement développée au Japon et plus généralement en Asie. Les travaux menés au CEA/Grenoble se font en partenariat avec des fabricants tels que SAFT, Batscap (groupe Bolloré), Tadiran, et des universitaires parmi lesquels le LEPMI, l'ICMCB et l'IMN.Highly demanding high mass density of energy (D = dE / dm) J / kg under a small footprint. For example, the lithium battery market exceeded 4.5 billion euros in 2000 and the Japanese (Sony, Sanyo, Matsushita) and Korean (LG, Samsung) manufacturers share the lion's share (70%). a market now dominated more than 95% by Asian manufacturers (Japan, Korea and China), to the detriment of Europeans but also Americans, virtually absent from the main market that represents the power supply of portable equipment. Some European initiatives nevertheless see the light of day, which aims to develop specific sectors of lithium batteries, offering particular advantages over the lithium-ion sector currently developed in Japan and more generally in Asia. The work carried out at CEA / Grenoble is done in partnership with manufacturers such as SAFT, Batscap (Bolloré Group), Tadiran, and academics including LEPMI, ICMCB and IMN.

Les accumulateurs lithium-ion actuels, basés sur une technologie de type cobalt/graphite, sont, ceux qui présentent les meilleures performances en termes de densités massique et volumique d'énergie, respectivement 150 à 170 Wh/kg et plus de 400 Wh/kg (figure 9a illustre le principe d'un cycle de charge et de décharge dans une batterie à électrolyte solide). Charge: <H> + Li+ + e -<HLi> <MLi> <M> + Li + + e Décharge : <HLi> <H> + Li' + e-<M> + Li+ + e- -> <MLi> En cours d'utilisation, donc lors de la décharge de l'accumulateur, le lithium relâché par charge/décharge l'électrode négative (matériau d'intercalation receveur <H>) sous forme ionique Li+ migre à travers l'électrolyte conducteur ionique et vient s'intercaler dans le réseau cristallin du(Li+)solv(Li+)solv matériau actif de l'électrode positive (composé d'insertion du lithium de type oxyde métallique ). Le passage de chaque ion Li+ dans le circuit interne de l'accumulateur est exactement compensé par le passage d'un électron dans le circuit externe, générant ainsi un courant électrique. Autres types de batteries sont des Electrodes nanométriques. La figure (9b) une illustration de couches mince de l'étage de stockage de l'énergie avec Anode et Cathode sur substrat flexible de l'interface diffusion des couches minces (appelé aussi Thin Film), Batteries composites et flexible. Depuis 2007, des développements de revêtement et de la modélisation des processus en 3D notamment sur les éléments suivants : ^ Électrodes nanométriques (par exemple la capacité, puissance, fiabilité) ^ Inorganique électrolyte Synthèse & caractérisation ^ Optimisation de l'interface de l'Etat solide ^ Composite synthèse de matériaux et caractérisation Ont permis une plus grande compréhension sur les fondamentales de l'interface diffusion des batteries à couches minces (Thin Film, Batteries) composites et flexible. Généralement, dans les micros batteries au lithium, la capacité des couches minces sera rapportée à leur masse (capacité massique exprimée en mA.h.g-1) ou à leur volume (capacité volumique exprimée en 1.4.A.h.cm-2.µm-1) pour l'étude des matériaux d'électrode et à leur surface (capacité surfacique en [IA.h.cm-2) pour la caractérisation des systèmes complets. La capacité d'un générateur électrochimique correspond à la quantité d'électricité fournie et son unité usuelle est A.h. Elle est donnée par la relation suivante : td Q = f 1(t)dt 0 Où I (A) est le courant traversant le générateur, t (h) est le temps du passage du courant et ta (h) la durée de la décharge. A partir de l'équation précédente, il est possible de calculer le nombre de moles d'électrons x échangés par unité formulaire dans le matériau hôte (souvent assimilé au nombre d'ions Li+ insérés par mole de matériau actif) : x*F*m Q = 3600 * M Où m (g) est la masse du matériau actif, x est le nombre d'électrons échangés par mole de matériau actif, F est la constante de Faraday (9.64853399 C*mo1-1) et M (g*mo1-1) est la masse molaire du matériau actif.The current lithium-ion accumulators, based on a cobalt / graphite technology, are the ones with the best performances in terms of densities of mass and volume of energy, respectively 150 to 170 Wh / kg and more than 400 Wh / kg. (Figure 9a illustrates the principle of a charging and discharging cycle in a solid electrolyte battery). Charge: <H> + Li + + e - <HLi> <MLi> <M> + Li + + e Discharge: <HLi> <H> + Li '+ e- <M> + Li + + e- -> <MLi > In use, therefore during the discharge of the accumulator, the lithium released by charge / discharge the negative electrode (recipient intercalation material <H>) ionic form Li + migrates through the ionic conductive electrolyte and is interposed in the crystal lattice of the (Li +) solv (Li +) solv active material of the positive electrode (metal oxide type lithium insertion compound). The passage of each Li + ion in the internal circuit of the accumulator is exactly compensated by the passage of an electron in the external circuit, thereby generating an electric current. Other types of batteries are nano electrodes. Figure (9b) a thin layer illustration of the energy storage stage with Anode and Cathode on Flexible Thin Film Diffusion Interface (also called Thin Film), Composite and Flexible Batteries. Since 2007, 3D coating and process modeling developments including the following: ^ Nanoscale electrodes (eg capacitance, power, reliability) ^ Inorganic electrolyte Synthesis & characterization ^ Optimization of the interface of the state solid ^ Composite material synthesis and characterization Gave greater insight into the fundamentals of the diffusion interface of thin film (thin film) batteries and flexible. Generally, in micro lithium batteries, the capacity of the thin layers will be related to their mass (mass capacity expressed in mA.hg-1) or to their volume (volume capacity expressed in 1.4.Ahcm-2.μm-1) for the study of electrode materials and on their surface (surface capacity in [IA.h.cm-2] for the characterization of complete systems. The capacity of an electrochemical generator corresponds to the quantity of electricity supplied and its usual unit is A.h. It is given by the following relation: td Q = f 1 (t) dt 0 Where I (A) is the current flowing through the generator, t (h) is the time of the current flow and ta (h) the duration of the current discharge. From the previous equation, it is possible to calculate the number of moles of electrons x exchanged per form unit in the host material (often assimilated to the number of inserted Li + ions per mole of active material): x * F * m = 3600 * M Where m (g) is the mass of the active material, x is the number of electrons exchanged per mole of active material, F is the Faraday constant (9.64853399 C * mo1-1) and M (g * mo1-1) is the molar mass of the active material.

L'énergie d'un générateur au lithium exprimée en W*h est donnée par la relation suivante : td W = JU(t)I(t)dt 0 Où U (V) est le potentiel du générateur par rapport au potentiel du couple Li/Li+. Dans la suite du manuscrit, la notation V/Li sera utilisée. I (A) est le courant traversant le générateur, t (h) est le temps du passage du courant et td (h) la durée de la décharge. La puissance représente l'aptitude du générateur à fournir rapidement de l'énergie.The energy of a lithium generator expressed in W * h is given by the following relation: td W = JU (t) I (t) dt 0 Where U (V) is the potential of the generator with respect to the potential of the torque Li / Li +. In the rest of the manuscript, the notation V / Li will be used. I (A) is the current flowing through the generator, t (h) is the time of the current flow and td (h) the duration of the discharge. Power is the ability of the generator to provide energy quickly.

Elle dépend de la cinétique de la réaction d'insertion, donc de la conductivité électronique et de la mobilité des ions lithium dans la structure. La puissance moyenne pendant le temps de décharge, C'est-à-dire dans l'intervalle : [tdo, tdi ] est définie comme étant l'énergie fournie par unité de temps et s'exprime par la relation suivante : 1 td, P = U(t)I(t)dt (tdo - tai) ftdo Durée de vie en cycle : du point de vue des applications, la durée de vie en nombre de cycle (cyclage) d'un générateur électrochimique est une grandeur importante. C'est le nombre de cycles décharge/charge pour lequel la capacité est supérieure à la moitié de sa valeur initiale. Cette durée est liée au degré de réversibilité des réactions d'oxydoréduction. Les récents développements ont permis de considérer d'autres types de batteries en lithium titanate ou lithium Nano- titanate. La figure (9c) est une illustration schématisée de micro batteries Lithium nano titanate sans interface électrolyte solide Par exemple, la Super Charge Ion Battery (SCiB), est une batterie développée en grande partie par Toshiba est proche des batteries lithium-ion « standards » pour des appareils informatiques portables (téléphones, ordinateurs etc.) avec cependant des atouts : - Durée de vie : 10 ans - Nombre de cycles de charge/décharge : 6 000 (soit 10 fois plus que pour les batteries « standards ») - Vitesse de rechargement : neuf fois plus vite qu'une batterie lithium-ion (c'est son atout principal) - Plus de sécurité que les batteries lithium-ion - Moins de difficultés à contrôler électroniquement (charge, maintien en charge, capacité à débiter du courant) Mais avec un inconvénient majeur de Trois fois moins de capacité à poids égal qu'une batterie lithium-ion. A titre indicatif l'Historique et caractéristiques de SCiB sont : 2005 : Toshiba publie le principe de la SCiB, 2008 : entrée en service d'une première usine de production (150 000 unités/mois), 2009 : Toshiba projette une nouvelle usine pour 2011 (production espérée : 500 000 unités par mois). Caractéristiques techniques majeurs sont : - Anode : Oxide Lithium-Titane ^ Cathode : Matériau à électrode négative ^ Stabilité thermique (chauffe peu) ^ Point éclair élevé (peu de court-circuit) [00109] Etat de l'art des matériaux utilisés dans les batteries de véhicules électriques Pour efficacement et proprement utiliser les énergies renouvelables, l'utilisation de divers dispositifs de création d'énergie (notamment des cellules solaires) en même temps que des systèmes de batteries de stockage, et également des véhicules électriques ou hybrides commencent à se développer dans le marché. Les batteries utilisées dans les systèmes de batterie de stockage et dans les véhicules électriques utilisent généralement des batteries au lithium-ion, mais ont besoin de nouvelles améliorations. Autres constructeurs japonais comme par exemple Sekisui Chemical a développé un matériau pouvant tripler la capacité des batteries à lithium ion, permettant ainsi aux véhicules électriques d'avoir une autonomie aux alentours des 600km. L'entreprise a également développé un nouveau matériau pour conduire l'électricité dans la batterie. Elle estime que ce nouveau matériau peut faire baisser le coût de production des batteries à environ 30.000 yens (217 euros) par kilowattheure, ce qui permettrait d'abaisser le coût total des véhicules électrique et d'approcher le coût d'une voiture essence.It depends on the kinetics of the insertion reaction, hence the electronic conductivity and the mobility of the lithium ions in the structure. The average power during the discharge time, that is to say in the interval: [tdo, tdi] is defined as the energy supplied per unit of time and is expressed by the following relation: 1 td, P = U (t) I (t) dt (tdo - tai) ftdo Cycle life: from the point of view of applications, the cycle number life (cycling) of an electrochemical generator is an important quantity. . This is the number of discharge / charge cycles for which the capacity is greater than half of its initial value. This duration is related to the degree of reversibility of oxidation-reduction reactions. Recent developments have made it possible to consider other types of lithium titanate or lithium nanotitanate batteries. Figure (9c) is a schematic illustration of Lithium nano titanate micro batteries without solid electrolyte interface. For example, the Super Charge Ion Battery (SCiB) is a battery developed largely by Toshiba is close to "standard" lithium-ion batteries for portable computing devices (telephones, computers, etc.) with however advantages: - Lifetime: 10 years - Number of charge / discharge cycles: 6,000 (10 times more than for "standard" batteries) - Speed recharging: nine times faster than a lithium-ion battery (this is its main asset) - More security than lithium-ion batteries - Less difficulty to electronically control (load, support, ability to debit the current) But with a major disadvantage of Three times less capacity at equal weight than a lithium-ion battery. As an indication the History and characteristics of SCiB are: 2005: Toshiba publishes the principle of the SCiB, 2008: entry into service of a first production plant (150 000 units / month), 2009: Toshiba plans a new factory for 2011 (expected production: 500,000 units per month). Major technical features are: - Anode: Lithium-Titanium Oxide ^ Cathode: Negative electrode material ^ Thermal stability (little heating) ^ High flash point (little short circuit) [00109] State of the art of materials used in electric vehicle batteries To efficiently and properly use renewable energies, the use of various energy-generating devices (including solar cells) together with storage battery systems, and also electric or hybrid vehicles, are beginning to develop in the market. Batteries used in battery storage systems and in electric vehicles generally use lithium-ion batteries, but require further improvements. Other Japanese manufacturers such as Sekisui Chemical has developed a material that can triple the capacity of lithium ion batteries, allowing electric vehicles to have a range of around 600km. The company has also developed a new material to conduct electricity in the battery. It estimates that this new material can reduce the cost of producing batteries to about 30,000 yen (217 euros) per kilowatt hour, which would lower the total cost of electric vehicles and approach the cost of a gasoline car.

Normalement solidification de l'électrolyte liquide conduit à une réduction drastique de la conductivité lithium-ion. Nous avons considéré l'utilisation d'un électrolyte de type gel à haute conductivité lithium -ion (environ dix fois par rapport à d'autres produits), imprimable en R2R sur substrat pour réaliser une productivité élevée avec un procédé de revêtement au lieu de procédé d'infusion sous vide standard. En ajoutant l'avantage de cette approche nouvellement développé, la technologie des matériaux originaux de haute capacité destiné à la réalisation d'électrode négative dans ce processus, nous pouvons fournir des batteries lithium-ion de type « film de grande capacité, souple, mince et sur une grande surface ». Ils font des économies sans précédent en termes d'espace (un tiers de la taille des produits antérieurs) et peuvent être installés dans n'importe quelle forme que ce soit, donnant lieu à un grand nombre d'applications dans des automobiles, des maisons et des appareils portatifs divers.Normally solidification of the liquid electrolyte leads to drastic reduction of the lithium-ion conductivity. We considered the use of a lithium-ion high-conductivity gel electrolyte (about ten times compared to other products), printable on substrate R2R to achieve high productivity with a coating process instead of standard vacuum infusion process. By adding the advantage of this newly developed, high-capacity original material technology for the realization of negative electrode in this process, we can provide lithium-ion batteries of the type 'high-capacity, flexible, thin film and on a large surface. They make unprecedented savings in terms of space (one-third the size of previous products) and can be installed in any form whatsoever, giving rise to a large number of applications in automobiles, homes and various portable devices.

DESCRIPTION DE L'INVENTION Remarque préalable sur le stockage intégré. Les pointes et les creux de production importants des énergies issues des installations éoliennes et fermes ou panneaux solaires exigent des systèmes de stockage de l'énergie pour lisser la production intermittente et réduire le taux de variation maximum des centrales de moyenne et grande puissance. Les solutions de batteries haute énergie intégrées au substrat ou embarquées de la cellule photovoltaïques, permettent de lisser, de stabiliser le niveau de puissance et de mieux distribuer l'énergie obtenue, tout en renforçant la capacité de production. L'invention fait des énergies renouvelables, un composant prévisible du bouquet (appelé aussi le MD() énergétique des opérateurs de réseaux. La technologie décrite dans la présente invention offre également la combinaison idéale d'énergie et de puissance produites pour compenser le comportement dynamique de charge/décharge à des niveaux de décharge variables. [00201] La présente invention propose une solution aux problèmes de stockage de l'art antérieur. Face à un besoin énergétique mondial grandissant et au vu des coûts de production et de stockage de l'énergie solaire encore trop conséquents pour concurrencer les énergies d'origines fossile ou nucléaire, l'objectif de l'invention est de concevoir un nouveau produit intégré au substrat de cellules solaires à des fins de stockage de l'énergie pour une consommation ultérieure. Le procédé de stockage sera déposé par technologie à « couche mince » ce qui permettra de réaliser des batteries « souples », de différentes dimensions et formes, pouvant être intégrés sur différents substrats. Cette technologie novatrice se veut principalement plus optimale et surtout moins coûteuse que les alternatives jusqu'à présent utiliséesi. Invention apport de réelles solution sur l'augmentation des performances de la batterie nanotitanate (nLTO) et LFP en terme de sa capacité charge, de son intégration en film à couche mince ainsi que sur les process de production capacitaire à bas couts lors de sa réalisation par le dépôt moléculaire des couches « MLD » et de croissance couche par couche de polymère hybride / inorganique nano laminé pour les batteries intégrables ou embarquées et offre une maintenance facile par division pour des surface importante. De plus l'invention réduit considérablement le coût par watt pour une surface donnée tout en augmentant de manière significative les efficiences des solutions de stockage de l'énergie solaires offrant un premier niveau de stockage à bord de la cellule solaire par deux voies possibles de stockage. D'une façon générale, l'invention décrit un system de stockage de l'énergie solaire composé d'au moins d'une anode, d'au moins d'une cathode utilisant des matériaux lithium nanotitanate et d'un électrolyte solide sur substrat intégrable à la cellule solaire (ou au verso du substrat de la cellule solaire). Des variantes dans les configurations possibles sont décrites comme suit : électrode positive (cathode), d'une électrode négative (anode) et d'un séparateur interposé entre ladite électrode négative, et la dite électrode positive dans lequel un film poreux contenant du nanotitanate de lithium seul, et ayant des propriétés isolantes, est formée sur la surface de la dite électrode négative électrode positive (cathode), d'une électrode négative (anode) utilisant des matériaux lithium nanotitanate et d'un électrolyte en polymères gélifié ou sans solvant de même qu'un system de stockage de l'énergie solaire composé d'au moins d'une anode, d'au moins d'une cathode utilisant des matériaux lithium nanotitanate et d'un électrolyte dont la réalisation par le dépôt moléculaire des couches « MLD » et de croissance couche par couche de polymère hybride / inorganique nano laminé pour les batteries lui assure l'intégration à la cellule ou au verso du support de la cellule solaire. Le système reste transférables, juxtaposable, assemblable ou embarqué sur générateur de différents type de l'énergie renouvelable « i.e., solaire, éolien, marine » ou sur substrats divers et peut être mise en oeuvre dans des applications capteurs notamment autonomes embarqués, capable de communique sans file dans des conditions industrielles et températures -20°C à 100°C. Idéal pour des applications de voiries, route ou autoroutes solaires muni de signalisation avec capteurs intelligentes, il offre des moyens de transport et de distribution de l'énergie façonnable et découpables. Assemblé pour une configuration donnée par morceaux ou par segments il offre la facilité d'entretien et réparation par remplacement des segments défectueux. De par sa définition, la mise en oeuvre de technologies de fabrication de couches minces sur substrat ouvre la voie d'une réduction significative des coûts de fabrication par watt.DESCRIPTION OF THE INVENTION Prior remarks on the integrated storage. Peak production peaks and troughs from wind and farm power or solar panels require energy storage systems to smooth out intermittent production and reduce the maximum rate of change for medium and large power plants. The high-energy battery solutions integrated in the substrate or embedded in the photovoltaic cell, allow to smooth, stabilize the power level and better distribute the energy obtained, while strengthening the production capacity. The invention makes renewable energies, a predictable component of the bouquet (also referred to as the energy MD) of network operators.The technology described in the present invention also provides the ideal combination of energy and power produced to compensate for dynamic behavior. The present invention proposes a solution to the storage problems of the prior art, in the face of a growing global energy requirement and in view of the production and storage costs of the solar energy still too large to compete with fossil or nuclear energy sources, the objective of the invention is to design a new product integrated solar cell substrate for energy storage for later consumption. storage process will be deposited by "thin-film" technology which will make it possible to make "flexible" batteries ", Of different sizes and shapes, which can be integrated on different substrates. This innovative technology is mainly intended to be more optimal and above all less expensive than the alternatives used until now. Invention brings real solution on the increase of the performances of the nanotitanate (nLTO) and LFP battery in terms of its charge capacity, its integration in thin film film as well as on low-cost capacity production processes during its production. by the molecular deposition of "MLD" layers and layered growth of nano laminated hybrid / inorganic polymer for integrable or embedded batteries and offers easy maintenance by division for large areas. In addition, the invention considerably reduces the cost per watt for a given surface while significantly increasing the efficiency of solar energy storage solutions offering a first level of storage on board the solar cell by two possible storage paths. . In general, the invention describes a system for storing solar energy composed of at least one anode, at least one cathode using lithium nanotitanate materials and a solid electrolyte on a substrate. can be integrated in the solar cell (or on the back of the solar cell substrate). Variations in the possible configurations are described as follows: positive electrode (cathode), a negative electrode (anode) and a separator interposed between said negative electrode, and said positive electrode in which a porous film containing nanotitanate of lithium alone, and having insulating properties, is formed on the surface of said positive electrode negative electrode (cathode), a negative electrode (anode) using lithium nanotitanate materials and a gelled or solvent-free polymer electrolyte. same as a system for storing solar energy composed of at least one anode, at least one cathode using lithium nanotitanate materials and an electrolyte whose production by the molecular deposition of the layers MLD "and growing layer by layer of hybrid / inorganic polymer laminated nano for batteries ensures the integration to the cell or the back of the support of the solar cell. The system remains transferable, juxtaposable, assemblable or embedded on a generator of different types of renewable energy "ie, solar, wind, marine" or on various substrates and can be implemented in sensor applications including autonomous embedded, able to communicate without wire in industrial conditions and temperatures -20 ° C to 100 ° C. Ideal for road applications, roads or solar motorways equipped with signaling with smart sensors, it offers means of transport and distribution of energy that can be cut and shaped. Assembled for a given configuration in pieces or segments it offers the ease of maintenance and repair by replacing the defective segments. By its definition, the implementation of thin film manufacturing technologies on substrate opens the way to a significant reduction in manufacturing costs per watt.

Actuellement, pour les applications photovoltaïques, les accumulateurs au plomb sont les systèmes utilisés en large majorité en raison de leur faible coût (< 150 E/kWh). Leurs performances électriques et leurs dégradations ne leur permettent cependant pas d'avoir une durée de vie adéquate aux panneaux solaires associés (> 10 ans). Les récentes améliorations de la technologie lithium-ion ont confirmé quant à elles l'intérêt de la technologie pour cette application compte-tenu des caractéristiques spécifiques : fort rendement énergétique, durée de vie plus élevée, absence de maintenance, fiabilité et prédictibilité du comportement. Cependant, le coût matière d'un accumulateur Li-ion (environ 80% du coût de la batterie) est affecté à 25% par le coût du cobalt et à 25% aux coûts des organes de sécurité rendus nécessaires par la forte réactivité à haute température de ce composé. C'est alors qu'e l'inventeur décide d'opérer à une réduction de coût supérieure à 30% pouvant être réalisée grâce à une nouvelle génération d'accumulateurs de type lithium nanotitanate. Enfin, afin de répondre aux besoins de stockage intégrés à des substrats, inventeur souhaite développer son propre procédé de production en se basant sur la technologie à couche mince appliquée à la science du photovoltaïque. Face à ces enjeux technico-économiques, les problématiques à résoudre concernent aujourd'hui : d'une part, l'étude et l'analyse des différents matériaux utilisable pour ses applications ; et d'autre part, l'identification, l'adaptation et la maîtrise de technologies de dépôt et de productions adéquates en fonction des matériaux retenus en premier lieu. [00202] Degré de rupture technologique ; L'utilisation d'un nanomatériau innovant pour le stockage de l'électricité. Le premier caractère innovant du projet porte essentiellement sur l'utilisation des batteries lithium nanotitanate. Cette technologie, amorcée par Toshiba au cours de premiers travaux sur sa batterie SCiB (Super Charge Ion Battery), possède, en comparaison avec celle des batteries li-ion, des atouts probant : une durée de vie supérieure à 20 ans, 25 000 cycles de charge/décharge (10 fois plus que les batteries « standards »), une vitesse de rechargement 9 fois plus rapide qu'une batterie li-ion et une plus grande sécurité. L'inconvénient majeur cependant relevé porte sur la capacité, à poids égal, 3 fois moins importantes qu'une batterie lithium-ion.Currently, for photovoltaic applications, lead accumulators are the systems used for the most part because of their low cost (<150 E / kWh). However, their electrical performance and their degradation do not allow them to have an adequate life span for the associated solar panels (> 10 years). Recent improvements in lithium-ion technology have confirmed the interest of the technology for this application given the specific characteristics: high energy efficiency, longer life, lack of maintenance, reliability and predictability of behavior. However, the material cost of a Li-ion battery (about 80% of the cost of the battery) is assigned to 25% by the cost of cobalt and 25% to the costs of the security organs made necessary by the high reactivity to high temperature of this compound. It is then that the inventor decides to operate at a cost reduction of more than 30% that can be achieved through a new generation of lithium nanotitanate type accumulators. Finally, in order to meet the storage needs embedded in substrates, the inventor wishes to develop his own production process based on thin film technology applied to photovoltaic science. Faced with these technico-economic issues, the issues to be addressed today concern: on the one hand, the study and analysis of the different materials that can be used for its applications; and on the other hand, the identification, adaptation and control of appropriate deposit and production technologies based on the materials selected first. [00202] Degree of technological breakthrough; The use of an innovative nanomaterial for the storage of electricity. The first innovative feature of the project focuses on the use of lithium nanotitanate batteries. This technology, initiated by Toshiba during its first work on its Super Charge Ion Battery (SCiB), has, in comparison with that of li-ion batteries, convincing strengths: a lifetime of more than 20 years, 25,000 cycles charging / discharging (10 times more than "standard" batteries), a charging rate 9 times faster than a li-ion battery and greater security. The major disadvantage, however, is the capacity, equal weight, 3 times less important than a lithium-ion battery.

Les caractéristiques techniques d'une batterie li-nano-titanate (stabilité thermique, point éclair élevé, structure interne résistante au court-circuit) permettrait d'utiliser des courants plus forts que pour des batteries li-ion sans risque d'explosion. En effet, d'après nos études préliminaires, la technologie du li-nano-titanate est unique car elle ne contient pas d'interface d'électrolyte solide (SEI). Le SEI est un « film » sur l'anode constituant une résistance interne limitant la puissance de sortie et générant de la chaleur accumulé. Par conséquent, l'absence d'un SEI permettrait à la batterie de travailler efficacement à des températures extrêmes tout en réduisant le risque « d'emballement » thermique de manière significative. Ainsi, en remplaçant le graphite hautement réactif au moyen du titanate de lithium nanostructurée, en tant que matériau d'électrode négative, aucune interaction significative n'aurait lieu avec l'électrolyte. La plage de température de la batterie lithium nanotitanate serait également plus large que celle des autres technologies : de -40°C à 100°C. Cette capacité élimine pratiquement la nécessité d'un chauffage supplémentaire lorsque la pile est utilisée dans des environnements à basse température et réduit ou élimine les besoins en refroidissement pour un fonctionnement à haute température. [00203] Cas de SODIUM ; Une nouvelle génération de batteries au sodium. Dans le cas particulier du stockage de quantité importante d'électricité, la solution la plus répandue est celle des batteries sodium-soufre qui offrent de très bonnes performances : une haute densité, un rendement important dans le cycle charge-décharge et une longue durée de vie. Les principaux inconvénients de cette solution sont sa température de fonctionnement (entre 300 et 350 degrés) et le caractère très corrosif et inflammable du sodium. Nous nous concentrons sur la découverte et la conception d'une nouvelle génération de batteries au sodium ayant de meilleures performances. Une piste importante dans leurs recherches consiste à étudier l'utilisation de nouveaux matériaux pouvant remplacer le graphite dans la constitution de l'électrode négative.The technical characteristics of a li-nano-titanate battery (thermal stability, high flash point, short-circuit resistant internal structure) would make it possible to use stronger currents than for li-ion batteries without risk of explosion. Indeed, according to our preliminary studies, the li-nano-titanate technology is unique because it does not contain a solid electrolyte interface (SEI). The SEI is a "film" on the anode constituting an internal resistance limiting the power output and generating accumulated heat. Therefore, the absence of an IES would allow the battery to work effectively at extreme temperatures while reducing the risk of thermal "runaway" significantly. Thus, by replacing highly reactive graphite with nanostructured lithium titanate, as a negative electrode material, no significant interaction would occur with the electrolyte. The temperature range of the lithium nanotitanate battery would also be wider than that of other technologies: from -40 ° C to 100 ° C. This capability virtually eliminates the need for additional heating when the cell is used in low temperature environments and reduces or eliminates cooling requirements for high temperature operation. [00203] SODIUM case; A new generation of sodium batteries. In the particular case of the storage of a large quantity of electricity, the most widespread solution is that of sodium-sulfur batteries which offer very good performances: a high density, a high efficiency in the charge-discharge cycle and a long duration of life. The main disadvantages of this solution are its operating temperature (between 300 and 350 degrees) and the highly corrosive and flammable nature of sodium. We are focused on discovering and designing a new generation of sodium batteries with better performance. An important avenue in their research is to study the use of new materials that can replace graphite in the constitution of the negative electrode.

L'idée principale est de garder une structure sous forme de couches similaires à du graphite, mais en remplaçant les atomes de carbone par des composés non organiques, généralement des oxydes métalliques. Cette collaboration académique débutant tout juste, le projet n'en est qu'à ses prémices. La prochaine étape, avant de pouvoir penser aux applications énergétiques, est la synthèse de ce type de nanostructures. Cette synthèse est encore mal maîtrisée et les performances sont bien différentes de celles obtenues par leurs cousins carbonés. Nous avons étudiés des nanomatériaux non-organiques à base de Titanate et de mélanges de sodium pour remplacer le graphite dans la batterie. Notons que ces matériaux améliorent le rendement de la réaction chimique faisant intervenir le sodium, et permettent ainsi à moyen terme d'obtenir des batteries à plus haute densité énergétique, mais aussi plus simples à fabriquer et à entretenir. [00204] Essais et calculs des matériaux ; La capacité attendue de la pile à film mince : 1) Les paramètres initiaux sont: Electrode capacité spécifique: 200mAh /g (Ceci est typique de la cathode LiMn2O4) Densité de la cathode 4,5 g/cm3. Epaisseur de film mince de 1 micromètre. 2) Calculs: Volume de l'électrode de 1 micromètre film mince et lcm2 zone = le-4 cm3 Masse électrode 0,450 mgr/cm2 Capacité 147mAh / g * 0,450 mg/cm2 = 0.066mAh/cm2 Pour un 6x6 pouces cellule superficie totale = 232,6 cm2 Capacité par cellule = 0.066mAh/cm2 * 232,6 cm2 = 15 mAh / cellule. Si l'on considère que les batteries devraient fournir environ 100 wh / kg, ce qui signifie que le poids de la batterie par mètre carré devrait être proche de 2,5 kg (ler objectif) et 5 kg (2 cibles). Ce poids sera augmenté par l'enveloppe de la pile et également par la partie électronique (BMS, connexions etc.) . On obtiendra donc respectivement nos énergies ciblées pour les deux ler et 2e échantillons, 250 Wh/m2 et 500 Wh/m2 (en théorie, 200Wc/m2 = 200Wh/litre = 2Wh/Wc = 2mm d'épaisseur) [00205] Essais et caractérisations des matériaux La première technique est la limitation de la taille des films. Dans le cas des technologies sol-gel et de pulvérisation de la taille optimale pour le test est 2x2 cm2, afin de mettre en oeuvre les minces dépôts paramètres de films dans les deux méthodes. Dans une dernière étape, il serait possible de grossir les films jusqu'à 4 pouces de diamètre, mais beaucoup de problème d'homogénéité apparaît. Dans le cas de la pulvérisation cathodique, la situation est tout à fait similaire. Au début de notre test, l'épaisseur maximale que l'on peut cultiver avec la qualité est de 1 micromètre. Par la suite, pour grandir anode (LTO) et la cathode (LiCoO2 ou Li-Mn-0 spinelle) matériaux sur silicium métallisé était plus facilement réalisable.The main idea is to keep a structure in the form of layers similar to graphite, but replacing the carbon atoms by non-organic compounds, usually metal oxides. This academic collaboration just starting, the project is still in its infancy. The next step, before we can think of energy applications, is the synthesis of this type of nanostructures. This synthesis is still poorly controlled and the performance is very different from that obtained by their carbonated cousins. We have studied non-organic nanomaterials based on Titanate and sodium mixtures to replace graphite in the battery. Note that these materials improve the efficiency of the chemical reaction involving sodium, and thus make it possible in the medium term to obtain batteries with higher energy density, but also simpler to manufacture and maintain. [00204] Tests and calculations of materials; The expected capacity of the thin-film battery: 1) The initial parameters are: Electrode specific capacitance: 200mAh / g (This is typical of cathode LiMn2O4) Density of the cathode 4.5 g / cm3. Thin film thickness of 1 micrometer. 2) Calculations: Electrode Volume of 1 micron thin film and 1cm2 area = -4 cm3 Mass Electrode 0.450 mgr / cm2 Capacity 147mAh / g * 0.450 mg / cm2 = 0.066mAh / cm2 For a 6x6 inch cell total area = 232.6 cm2 Capacity per cell = 0.066mAh / cm2 * 232.6 cm2 = 15 mAh / cell. If we consider that the batteries should provide about 100 wh / kg, which means that the weight of the battery per square meter should be close to 2.5 kg (1st lens) and 5 kg (2 targets). This weight will be increased by the battery envelope and also by the electronic part (BMS, connections etc.). We will obtain respectively our targeted energies for the two 1st and 2nd samples, 250 Wh / m2 and 500 Wh / m2 (in theory, 200Wc / m2 = 200Wh / liter = 2Wh / Wc = 2mm thick) [00205] Tests and Characterizations of the materials The first technique is the limitation of the size of the films. In the case of sol-gel and spray technologies the optimal size for the test is 2x2 cm2, in order to implement the thin film parameter deposits in both methods. In a final step, it would be possible to magnify the films up to 4 inches in diameter, but a lot of homogeneity problem appears. In the case of sputtering, the situation is quite similar. At the beginning of our test, the maximum thickness that can be cultivated with quality is 1 micrometer. Subsequently, to grow anode (LTO) and cathode (LiCoO2 or Li-Mn-0 spinel) materials on metallized silicon was more easily achievable.

La réalisation des multicouches (LTO-ES-LiCoO2) films minces dans un succès moyen, au cours des six premiers mois était vraiment très difficile et nous ne pouvions pas compromettre le projet. Bien entendu, la caractérisation électrique et électrochimique de l'anode et de cathode des films sur les demi-cellules était cruciale. Nos essais démontrent aussi que pour le substrat le silicium est la plus commode pour film mince comparé à d'autres voire molybdène ou aciers inoxydables. Nous avons aussi rencontré quelques, problème d'oxydation pendant le recuit des échantillons mais que nous avons rapidement résolu. Au démarrage de ce programme d'innovation, Il n'existait ni batteries ni électrolytes adaptés à la plage de température de l'application. Cela signifie que nous avons due d'inventer l'électrolyte (électrolyte liquide et séparateur polymère) Une solution (LTO céramique) et une deuxième solution avec un LFP et une batterie LTO / LFP. [00206] Le fonctionnement du système de charge et de décharge est le suivant: Remarque : l'effet mémoire des batteries concerne avant tout les batteries Ni-Cd. Par contre les études relatives aux batteries à base de LTO, ne démontre pas d'effet mémoire. Concernant la profondeur de décharge (PDD ou DOD), conditionne la durée de vie des batteries et le 'fading' des performances. Plus nous essayons d'augmenter la capacité et plus la batterie souffre. Un autre point important est la vitesse de charge et de décharge C/x. Si on décharge sur 10 heures on est à C/10 et si on décharge à C/0,1 c'est-à-dire à 10C on décharge en 6 mn. La même chose en recharge. 1) Dans le cadre de l'intégration à une cellule solaire ; l'énergie photovoltaïque va transiter via les batteries pour être ensuite changer en courant alternatif avant d'alimenter en énergie électrique la maison, la route ou le réseau. On aura donc dans ce cas: a. Soleil => PV => Batteries => micro-onduleur => maison (réseau), où la batterie va stocker toute l'énergie PV pour une utilisation immédiate ou pour une restitution différée. 2) l'énergie photovoltaïque ne va pas totalement transiter via les batteries pour être ensuite changer en courant alternatif avant d'alimenter en énergie électrique la maison, la route ou le réseau. La batterie ne va stocker que l'excédent d'énergie PV pour la restituer plus tard (Seul une partie va charger la batterie) On aura donc dans ce cas: a. Soleil => PV => micro-onduleur => maison (réseau), où la batterie ne va stocker que l'excédent d'énergie PV pour la restituer plus tard: Dans le ler cas, la batterie faisant tampon entre PV et réseau. Dans ce cas, la batterie devrait se charger et décharger dans des régimes assez lents: en 40 moyenne C/10. [00206] Tableaux des matériaux testés Material Li Li4Ti5012 LiVP04F Li (Si, Sn LiC6 Na NaxTi3 07 etc.) Tm vs 180 > 1000 Not Not 98 110°C applicable applicabl Too low e Capacity mAh/g. Theo. Theo.3,80 0 Theo.175 Pract.160 Theo.156 Pract.131 Theo.790 (Sn) Theo.1.16 Pract. depend - 200 Pract. Theo.Achieving multilayer (LTO-ES-LiCoO2) thin films in average success, during the first six months was really very difficult and we could not compromise the project. Of course, the electrical and electrochemical characterization of the anode and cathode of the films on the half-cells was crucial. Our tests also show that for the substrate silicon is the most convenient for thin film compared to other or even molybdenum or stainless steels. We also encountered some oxidation problem during the annealing of the samples but we quickly resolved. At the start of this innovation program, there were no batteries or electrolytes adapted to the temperature range of the application. This means that we had to invent the electrolyte (liquid electrolyte and polymer separator) One solution (ceramic LTO) and a second solution with an LFP and an LTO / LFP battery. The operation of the charging and discharging system is as follows: Note: the memory effect of the batteries mainly concerns Ni-Cd batteries. On the other hand, studies relating to LTO-based batteries do not demonstrate memory effect. Regarding the depth of discharge (PDD or DOD), conditions the life of batteries and the 'fading' performance. The more we try to increase the capacity and the more the battery suffers. Another important point is the charging and discharging speed C / x. If one discharges on 10 hours one is with C / 10 and if one discharges with C / 0,1 that is to say with 10C one discharges in 6 mn. The same thing in recharge. 1) In the context of integration with a solar cell; Photovoltaic energy will pass through the batteries to be changed to alternating current before supplying electricity to the house, road or network. In this case we will have: a. Sun => PV => Batteries => microinverter => house (network), where the battery will store all PV energy for immediate use or for delayed restitution. 2) The photovoltaic energy will not totally pass through the batteries to be changed to alternating current before supplying electricity to the house, the road or the network. The battery will only store the surplus PV energy to restore it later (Only a part will charge the battery) So we will have in this case: a. Sun => PV => micro-inverter => house (network), where the battery will only store the excess PV energy to restore it later: In the first case, the battery buffering between PV and network. In this case, the battery should charge and discharge in rather slow regimes: at 40 C / 10 average. [00206] Tables of the materials tested Li Li4Ti5012 material LiVP04F Li (Si, Sn LiC6 Na NaxTi3 07 etc.) Tm vs 180> 1000 Not Not 98 110 ° C applicable applicabl Too low e Capacity mAh / g. Theo. Theo.35 0 Theo.175 Pract.160 Theo.156 Pract.131 Theo.790 (Sn) Theo.1.16 Pract. depend - 200 Pract. Theo.

Pract 800 2,000 (Si) Redox vs - 3.04 -1.5 -1.75 - 2.71 - 2.2 SHE (V) a Elec. YES NO NO Not enough YES NO Solid Available YES Used with Available films C binders Rapid No YES Inferior at LTO NO NO charge Dendrite Dendrite Cycling NO. High - Vol. Only H.T Except polymer or Glass changes Na/S 60% Current applicatio n NO YES US .pat Promising but still lab. level Not Not Not mature 2002 < LTO [00207] Une solution de stockage en couche mince intégrée ; Le second caractère innovant du projet porte sur la mise en oeuvre d'une batterie intégrée au substrat (« on-board batteries »), sur ou au verso, de la cellule solaire obtenue grâce à la technologie à 5 couche mince Les technologies « couches minces » sont fondées sur l'utilisation de couches extrêmement fines de l'épaisseur de quelque microns et consistent à déposer sous vide sur un substrat (verre, métal, plastique, etc.) une fine couche uniforme composée d'un et plus souvent de plusieurs matériaux différents. Par contraste avec les cellules cristallines traditionnelles à base 10 de silicium obtenues suite à la découpe d'un lingot de silicium, la technologie couche mince est depuis peu utilisée au niveau mondial pour la production de systèmes photovoltaïques, permettant ainsi d'obtenir des produits de haute qualité, fabriqués à partir de techniques contrôlées, chronométrées et à bas coût. D'autre part, nous pouvons également observer l'utilisation de cette technologie pour la 15 production de batterie à « micro-consommation ». Les cellules d'énergie à semi-conducteur à couches minces constituent en effet une solution de stockage d'énergie révolutionnaire pour des appareils de petite taille tels que les cartes à puce, les réseaux de capteurs sans fil et de nombreuses applications médicales comprenant les aides auditives, pompes à insuline automatiques et systèmes de surveillance médicale portables. 20 Cependant, dans l'état actuel de nos connaissances, aucun développement n'a encore été effectué pour des productions à grandes échelles, appliqué au stockage du photovoltaïque et intégré à des substrats tels que des cellules CIGS conçues par l'inventeur. Les caractéristiques techniques visées seraient multiples et permettraient de rentrer dans la course mondiale du stockage de l'énergie solaire. La flexibilité physique serait l'un des 25 avantages clé de la technologie de batterie à couches minces, car elle permettrait de réaliser des batteries souples de différentes dimensions et de différentes formes, et dont l'épaisseur pourrait être aussi mince que 200 microns (ce qui pourrait satisfaire d'autres utilisations tels que les produits portables et ultra-compacts). En plus d'être souple et de faible épaisseur, cette nouvelle génération de batterie aurait des 30 temps de charge variant de 60 secondes à 5 minutes, et des temps de conservation de la charge supérieurs à 5 jours (avec maintien de 85% de la charge initiale).Pract 800 2,000 (Si) Redox vs - 3.04 -1.5 -1.75 - 2.71 - 2.2 SHE (V) a Elec. YES NO NO YES YES No Available YES Available with Available C Rapid Binders No YES Inferior at LTO NO NO Charge Dendrite Dendrite Cycling NO. High - Vol. Only H.T Except Polymer Gold Glass changes Na / S 60% Current applicatio n US NO YES .pat Promising but still lab. level Not Not Not Mature 2002 <LTO [00207] An integrated thin-layer storage solution; The second innovative feature of the project is the implementation of a battery integrated in the substrate ("on-board batteries"), on or on the back, of the solar cell obtained thanks to the thin film technology. thin "are based on the use of extremely thin layers of a thickness of some microns and consist of depositing under vacuum on a substrate (glass, metal, plastic, etc.) a thin uniform layer composed of one and more often of several different materials. In contrast to the traditional silicon-based crystalline cells obtained by cutting a silicon ingot, thin-film technology has recently been used worldwide for the production of photovoltaic systems, thus enabling the production of photovoltaic products. high quality, made from controlled, timed and low cost techniques. On the other hand, we can also observe the use of this technology for the production of "micro-consumption" batteries. Thin-film semiconductor energy cells are a revolutionary energy storage solution for small devices such as smart cards, wireless sensor arrays, and many medical applications including assistive devices. hearing aids, automatic insulin pumps and portable medical monitoring systems. However, in the present state of our knowledge, no development has yet been carried out for large-scale productions, applied to photovoltaic storage and integrated with substrates such as CIGS cells designed by the inventor. The technical characteristics targeted would be multiple and would make it possible to enter the world race for the storage of solar energy. Physical flexibility would be one of the key advantages of thin-film battery technology because it would allow for flexible batteries of different sizes and shapes, and the thickness could be as thin as 200 microns which could satisfy other uses such as portable and ultra-compact products). In addition to being flexible and thin, this new generation of batteries would have charge times ranging from 60 seconds to 5 minutes, and charge retention times greater than 5 days (with 85% retention of the battery). initial charge).

L'inventeur ambitionne de développer un système de production de masse de ces batteries de type film-flexible, ce qui permettrait de réaliser des produits pour de grandes variétés d'utilisation et d'application. En effet, l'un des avantages de la présente invention est de proposer un matériau pouvant tripler la capacité des batteries à lithium-ion, permettant ainsi de démultiplier le potentiel d'application des produits en envisageant par exemple une utilisation pour les véhicules électriques (autonomie visée proche des 600km). Le développement de ce type de film batteries, de grande capacité tout en restant mince et souple, permettra d'améliorer massivement la liberté de conception de nombreux autres produits finaux, conduisant à l'anticipation de leur utilisation pour tout autre appareil électrique. [00208] Benchmarking des produits existant est résumé dans le tableau suivant : Technology Life (Years)/discharges Thickness Open Nom. (Ecost/ AT° C -- Lime # of (11) Circuit Cap. h/ > Charge Voltage (V) Current 3) TempC (I) Working mA/Cm2 range > 120 Présente n i > 20 > 25 000 50 <T< 0' 8 <I< actual # demande 150 10 estimation d'invention TBD, 0,4/Wh Cymbet All SS > 5 000 150 4,0<V< 4,15 0,5 0,78 > 90 Corp (Tex. Inst.) GS Nanotech Lithium >5 > 5 000 10 3,7 400 > 65 Power Altairnano LiTi power > 20 > 20 000 App. 367 kWh 3.6 MW 1000E/Kwh > 95 Power / 4 MVA Toshiba LinTi > 20 > 6 000 App. 12,8 to 36V 92Wh 1500E11( h > 75 PHEV, & (9Ah) EV Thinenergy / All SS > 0 > 5 000 3,9 4,35 to > 70 IPS (Infinite 7,9 Power Solutions) ST Micro All SS: > 1 000 200 4,0<V< 4,15 0,775 > 100 LiCoO2 / LiPON Power Paper, Printing > 3 > 1 000 500 1,5 0,1 > 70 Blue Carbon > 2 NA:RFID < 750 , , > 95 Spark/Thin Zinc / smart Battery (Zn/Mn02) cards & ID Technologies badges Inc . Enfucell / Carbon > 1 Pharma & ID badges > 500 1,5 1,2 > 75 Solicore Zinc / NA:RFID (Zn/Mn02) Excellatron Li/Air > 5 > 2 000 < 85 > 105 SAFT Ni-Cd, Ni- > 1 > 500 to Prismatic/ janv-30 > 145 to MH & Li- <1500 Coil <190 ion shape [00209] Les résultats des tests sont : - Capacité de stockage : 2kWh capacité de stockage pour lkWc de puissance de sortie - Poids : 2.2Kg/m2 < poids visé < 4.1 kg/m2). - Charge (#): 25,000+ charge/décharge cycles avec haute sécurité et basse-température). - Technologie: Solid state structure (ASSB), large plage de température de-40C à 110°C, avec température crête à l'intérieur du panneau proche de +140°C dans le Sahara). - Packaging: Epaisseur de substrat & packaging entre 0.90 -à- 1.5mm (200Whil ou 2Wh/Wc) - Cycle de Recharge Rapide : Charge time = 60 sec (Cycle de recharge rapide. 80% of charge en moins d'une minute), max temps de charge < 5mn). - Autodécharge bas: Temps de conservation de charge : 5 jours min avec >80% de charge initiale (autodécharge min 1-2% /jour) - Charge Capacité: flexible TF 0,016 mm 0.1 mm: lmA/Cm2 - Gestion Intégrée de batterie: par ASIC & DSP (gestion et supervision production et charge ainsi que les fonctions avec ASIC à bord) - Résistance Interne Basse (8 - 10 milli ohms) [00210] Process et étapes de fabrication rouleau-à-rouleau 1) L'équipement de rouleau-à-rouleau (R2R) Concernant les équipements R2R. Les étapes sont: a. Utiliser un PET de film plastique ou polyimide: celui-ci devrait être métallisé si l'on souhaite déposer ou de connecter une batterie. Alors que la batterie au lithium-ion à base de graphite négative ne peut pas utiliser un collecteur de courant sur aluminium mais nécessite cuivre, le négatif LTO peut utiliser un collecteur de courant Al. Ainsi le support peut être métallisé par Al ou peut être faite d'une feuille d'aluminium. Dans ce cas, un diélectrique doit être inséré entre le panneau photovoltaïque et le collecteur de courant de la batterie. b. Démarrer la couche de dépôt de couche de négatif (LTO). Le traitement R2R pourrait être bien adapté à la couche de dépôt de couche de négatif (LTO) de l'électrolyte et positive. Les épaisseurs attendues de pulvérisation sont de 500 Wh / kg cible. c. Autre alternative repose sur spin-coating par sol-gel mais il ne conduit pas toujours à des matériaux homogènes et par conséquent, les performances peuvent varier. d. Une autre alternative consiste à imprimer par jet d'encre (couche par couche) pour les éléments entiers de la batterie. e. Pour les électrodes, une lère option est de créer par Power moulage par extrusion frittage, une électrode céramique dense ou partiellement poreuse de plusieurs centaines de micromètres et la solution alternative consiste à optimiser une électrode de LTO classique afin d'obtenir suffisamment de stabilité et les capacités à haute température (T > 110 ° C). Ainsi, le processus d'impression est une alternative efficace. Il nous reste alors que de coller l'électrode sur le support choisi. f. Pour Anode : i. Chemical vapor déposition (CVD) ii. High-energy mechanical milling (HEMM) iii. Extrusion Molding_Magnetron_Sputtering Notre choix : la batterie LTO/LFP - Eléments de choix de la négative: - Robustesse au cyclage, tolérance vis-à-vis des électrolytes - Pas de SEI (Interface d'électrolyte solide)( - Recharge rapide sans risque de formations dendritiques - LiC6: entre 330 et 340 mAh/g, voltage à -0,3 V vs Li/Li+ - Mais possibilités dépôt de Li° et de dendrites si charge rapide - SEI formée grâce à LiPF6, instable thermiquement - Li métal : Li° forte capacité, OV vs Li/Li+ - mais ne cycle qu'avec électrolytes polymères ou électrolytes vitreux solides - Négative à base de Si: prometteuse - Mais expansion volumique, non-mature pour des milliers de cycles - Alliages métalliques: forte expansion volumique - LTO: robuste, ni SEI ni dendrites, recharge rapide OK, tolérance électrolytes - Mais faible capacité pratique: 165 mAh/g et couple à - 1,59 V vs Li/Li' LTO/LFP - L'objectif 1" : - De démontrer la validité du concept innovant PV/batteries - D'aller rapidement au prototype - Compte-tenu d'un cahier des charges exigeant (T, cycles) - Nous avons choisi les couples les plus robustes - Malgré ses capacités limitées et son potentiel élevé: - Nous avons donc choisi LTO - Nous choisissons de le coupler à LFP: capacité proche de LTO, voltage limité - Une fois validé le concept et le prototype - D'autres positives pourront être envisagées: - Pour accroître: - Energies spécifique et volumique Matériaux d'électrode: LTO - 2 approches possibles: - LTO dits classiques - Avantages: technologie éprouvée - Inconvénients: faible densité, faible tenue mécanique - LTO commercial (benchmark) - Formulation de LTO sous forme d'encre à base de: - matériau actif LiaTi5012, - de conducteur électronique e.g. C black, - de liant e.g. PVdF ou de nouveaux liants: amélioration tenue mécanique - LTO solides: - Mélanges de LTO, de LTTO (cond.ionique), d'Ag ou de C (cond.e-) - Procédés d'élaboration extrusion/frittage - Avantages: fortes densités, forts modules d'Young - Inconvénients: réponse du matériau à forte vitesse de charge/décharge Concernant Electrolytes: élément-clé des batteries de la présente application (Figure 30a) - Températures de fonctionnement - 20°C à + 110°C ! - Electrolytes polymères utilisées sont du type : solvent-free polymer electrolytes. - Compatibles avec une température de 110°C - Incompatibles avec des températures de - 20°C - Electrolytes liquides commerciaux: 1M LiPF6 - Un bon électrolyte <*fort dissociation ionique et forte mobilité - La majorité utilisent l'éthylène carbonate : EC - Forme avec LiPF6 une SEI permettant de cycler le graphite lithié LiC6 - Forte constante diélectrique E = 90<r>favorise dissociation des ions - Mais solide jusqu'à 40°C, forte viscosité au-delà <=> diminue mobilité des ions - Compromis <=> associer EC à des solvants liquides et peu visqueux mais faible E - Diméthyl carbonate DMC , Eb=90°C, Tf - 4°C - Diéthyl carbonate DEC, Eb= 126-128°C, Tf= - 43°C - Ethyl méthyl carbonate EMC, Eb = 107, Tf= - 14°C Notons que pour obtenir de bonnes conductivités a de - 20 à + 110°C (Figure 30b) - Utilisation de liquides ioniques: - Cette solution présente des inconvénients majeurs suivants : - Coût élevé, fortes viscosités - Performances électrochimiques (réaction aux électrodes) => non-satisfaisantes - Solvant à haut point d'ébullition e.g. DMSO, PC, Sulfolane - carbonate de propylène PC: E - 69 - Eb = 242°C, Tf = - 48,8°C - PC pas utilisé en batterie Li-ion => exfolie Li C6 - Pas d'incompatibilités ni avec LTO ni avec LFP - Inconvénients: viscosité à basse température - Mélanges avec DEC - Pour accroître a nous utiliserons des complexant de Li+ - Sel choisi: LiTFSI (CF3S02)2N-,Li+ - LiPF6 instable au-delà de 55-60°C - LiTFSI stable jusqu'à plus de 200°C 35 Séparateur macroporeux ou polymère gélifié (Figure 30C) - Quel que soit l'électrolyte liquide: - Un séparateur polymère dense ou poreux doit être utilisé - Pour éviter un court-circuit par contact direct. 40 - Séparateur macroporeux: - Benchmark avec séparateurs Celgard® - Bonnes propriétés mécaniques - Quid à 110°C - Fortes pertes de conductivité (facteur 10) versus l'électrolyte 45 liquide - Compatibilité avec batteries planaires en film mince - Membrane dense gélifiée par l'électrolyte liquide: - Film polymère solvant réticulé - Une solution qui présente les avantages suivants : 50 - Excellente stabilité redox - Bonne complémentarité avec LiTFSI et PC - Procédé en voie aqueuse Renforcement des séparateurs (Figure 30d) - Afin de préserver les performances de la batterie, il convient de : - Diminuer la contribution de l'électrolyte à la Résistance Interne - Film plus mince car propriétés mécaniques beaucoup plus fortes - Augmentation de la sécurité - Diminuer le coût matière car moins de sel et moins de solvant - Renforcement avec des NanoCrystallineCellulose NCC: - Percole à - 5-6% en poids - Modules de conservation très élevés: - Pas de nocivité malgré la dimension Nano: LC 50: - NCC a récemment été testé dans des batteries `5V' LiC6/LNMO et présente un Gain en énergie de 30%.The inventor aims to develop a system of mass production of these film-flexible batteries, which would make products for large varieties of use and application. Indeed, one of the advantages of the present invention is to propose a material that can triple the capacity of lithium-ion batteries, thus making it possible to increase the application potential of the products by considering, for example, a use for electric vehicles ( target autonomy close to 600km). The development of this type of film battery, large capacity while remaining thin and flexible, massively improve the freedom of design of many other end products, leading to the anticipation of their use for any other electrical device. [00208] Benchmarking of existing products is summarized in the following table: Technology Life (Years) / discharges Thickness Open Name. (Ecost / AT ° C - Lime # of (11) Capacitance h /> Charge Voltage (V) Current 3) TempC (I) Working mA / Cm2 range> 120 Present ni> 20> 25000 50 <T < TBD estimate, 0.4 / Wh Cymbet All SS> 5.000 150 4.0 <V <4.15 0.5 0.78> 90 Corp. (Tex. Inst.) GS Nanotech Lithium> 5> 5,000 10 3,7 400> 65 Power Altairnano LiTi power> 20> 20,000 App. 367 kWh 3.6 MW 1000E / Kwh> 95 Power / 4 MVA Toshiba LinTi> 20> 6,000 App. 12.8 to 36V 92Wh 1500E11 (h> 75 PHEV, & (9Ah) EV Thinenergy / All SS> 0> 5000 3.9 4.35 to> 70 IPS (Infinite 7.9 Power Solutions) ST Micro All SS: > 1,000 200 4,0 <V <4,15 0,775> 100 LiCoO 2 / LiPe Power Paper, Printing> 3> 1,000,500 1.5 0.1> 70 Blue Carbon> 2 NA: RFID <750,,> 95 Spark / Thin Zinc / smart Battery (Zn / Mn02) cards & ID Technologies badges Inc. Enfucell / Carbon> 1 Pharma & ID badges> 500 1,5 1,2> 75 Solicore Zinc / NA: RFID (Zn / Mn02) Excellatron Li / Air> 5> 2,000 <85> 105 SAFT Ni-Cd, Ni> 1> 500 to Prismatic / Jan-30> 145 to MH & Li- <1500 Coil <190 ion shape [00209] Test results are: - Storage capacity: 2kWh storage capacity for lkWc output power - Weight: 2.2Kg / m2 <target weight <4.1 kg / m2). - Charge (#): 25,000+ charge / discharge cycles with high security and low-temperature). - Technology: Solid state structure (ASSB), wide temperature range from -40C to 110 ° C, with peak temperature inside the panel near + 140 ° C in the Sahara). - Packaging: Substrate thickness & packaging between 0.90-to-1.5mm (200Whil or 2Wh / Wc) - Fast Charge Cycle: Charge time = 60 sec (Fast charging cycle 80% of charge in less than a minute) , max charging time <5mn). - Low self-discharge: Charge retention time: 5 days min with> 80% initial charge (self-discharge min 1-2% / day) - Charge Capacity: flexible TF 0.016 mm 0.1 mm: lmA / Cm2 - Integrated Battery Management: by ASIC & DSP (production and load management and supervision as well as ASIC functions on board) - Low Internal Resistance (8 - 10 milli ohms) [00210] Process and Roll-to-Roll Manufacturing Steps 1) The equipment of roller-to-roller (R2R) For R2R equipment. The steps are: a. Use a PET plastic film or polyimide: it should be metallized if you want to remove or connect a battery. While the negative graphite lithium-ion battery can not use a current collector on aluminum but requires copper, the negative LTO can use an Al current collector. Thus the support can be metallized by Al or can be made of aluminum foil. In this case, a dielectric must be inserted between the photovoltaic panel and the current collector of the battery. b. Start the negative layer deposition layer (LTO). The R2R treatment could be well suited to the electrolyte negative (LTO) layer deposition layer and positive. Expected spray thicknesses are 500 Wh / kg target. c. Another alternative is based on spin-coating by sol-gel but it does not always lead to homogeneous materials and therefore performance may vary. d. Another alternative is to print by inkjet (layer by layer) for the entire elements of the battery. e. An important option for electrodes is to create a dense or partially porous ceramic electrode of several hundred micrometers using Power Extrusion Sintering, and the alternative solution is to optimize a conventional LTO electrode in order to obtain sufficient stability. high temperature capacities (T> 110 ° C). Thus, the printing process is an effective alternative. We then have to stick the electrode on the chosen support. f. For Anode: i. Chemical vapor deposition (CVD) ii. High-energy mechanical milling (HEMM) iii. Extrusion Molding_Magnetron_Sputtering Our choice: the battery LTO / LFP - Elements of choice of the negative: - Robustness with cycling, tolerance vis-à-vis the electrolytes - No SEI (Interface of solid electrolyte) (- Fast recharge without risk of formations dendritic - LiC6: between 330 and 340 mAh / g, voltage at -0.3 V vs Li / Li + - But possibilities deposit of Li ° and dendrites if fast charge - SEI formed thanks to LiPF6, thermally unstable - Li metal: Li ° high capacity, OV vs Li / Li + - but only cycle with polymer electrolytes or solid glassy electrolytes - Negative Si-based: promising - But volumetric expansion, non-mature for thousands of cycles - Metallic alloys: strong volume expansion - LTO: robust, neither SEI nor dendrites, fast charging OK, electrolyte tolerance - But low practical capacity: 165 mAh / g and torque at -1.59 V vs Li / Li 'LTO / LFP - 1 "lens: - To demonstrate the validity of the innovative concept PV / batteries - To go quickly to the prototype - Given a demanding specification (T, cycles) - We chose the most robust couples - Despite its limited capacity and its high potential: - We chose LTO - We choose to couple it with LFP: capacity close to LTO, limited voltage - Once validated the concept and the prototype - Other positive ones could be envisaged: - To increase: - Energies specific and voluminal Materials of electrode: LTO - 2 possible approaches : - LTO called classic - Advantages: proven technology - Disadvantages: low density, low mechanical strength - LTO commercial (benchmark) - Formulation of LTO in the form of ink based on: - active material LiaTi5012, - electronic driver eg C black - binder eg PVdF or new binders: mechanical strength improvement - solid LTO: - Mixtures of LTO, LTTO (cond.ionic), Ag or C (cond.e-) - extrusion / extrusion processes sintering - before ages: high densities, strong Young moduli - Disadvantages: response of the material at a high rate of charge / discharge Regarding electrolytes: key element of the batteries of the present application (Figure 30a) - Operating temperatures - 20 ° C to + 110 ° C! Polymer electrolytes used are of the type: solvent-free polymer electrolytes. - Compatible with a temperature of 110 ° C - Incompatible with temperatures of - 20 ° C - Commercial liquid electrolytes: 1M LiPF6 - A good electrolyte <* Strong ionic dissociation and high mobility - The majority use ethylene carbonate: EC - Form with LiPF6 an SEI for cycling lithium graphite LiC6 - Strong dielectric constant E = 90 <r> promotes dissociation of ions - But solid up to 40 ° C, high viscosity beyond <=> decreases mobility of ions - Compromise < => associate EC with liquid and low viscosity solvents but low E - Dimethyl carbonate DMC, Eb = 90 ° C, Tf - 4 ° C - DEC diethyl carbonate, Eb = 126-128 ° C, Tf = - 43 ° C - Ethyl methyl carbonate EMC, Eb = 107, Tf = -14 ° C Note that to obtain good conductivities at -20 to + 110 ° C (Figure 30b) - Use of ionic liquids: - This solution has the following major disadvantages: - High cost, high viscosities - Electrochemical performances (reaction a electrodes) => unsatisfactory - High boiling solvent eg DMSO, PC, Sulfolane - propylene carbonate PC: E - 69 - Eb = 242 ° C, Tf = - 48,8 ° C - PC not used in Li-ion battery => exfoliates Li C6 - No incompatibilities neither with LTO nor with LFP - Disadvantages: viscosity at low temperature - Mixtures with DEC - To increase we will use complexing of Li + - Selected salt: LiTFSI (CF3S02) 2N-, Li + - LiPF6 unstable above 55-60 ° C. - stable LiTFSI up to more than 200 ° C. Macroporous separator or gelled polymer (FIG. 30C) - Regardless of the liquid electrolyte: - A polymer separator dense or porous must be used - to avoid a short circuit by direct contact. 40 - Macroporous separator: - Benchmark with Celgard® separators - Good mechanical properties - Quid at 110 ° C - High conductivity losses (factor 10) versus liquid electrolyte 45 - Compatibility with thin-film planar batteries - Gelled dense membrane liquid electrolyte: - Crosslinked solvent polymer film - A solution that has the following advantages: 50 - Excellent redox stability - Good complementarity with LiTFSI and PC - Aqueous process Reinforcement of the separators (Figure 30d) - In order to preserve the performance of the battery, it is advisable to: - Decrease the contribution of the electrolyte to the Internal Resistance - Film thinner because mechanical properties much stronger - Increase of the safety - Decrease the material cost because less salt and less solvent - Reinforcement with NanoCrystallineCellulose NCC: - Percole at - 5-6% by weight - Very high conservation modules: - No harmfulness Despite the Nano Dimension: LC 50 - NCC has recently been tested in batteries 5V ` 'LiC 6 / LNMO and has an energy saving of 30%.

En conclusion nous pouvons noter que : - Effort principal sur l'électrolyte: - Electrolytes innovants et surs - Effort secondaire sur des électrodes LTO solides - Innovation au niveau de la synthèse et de l'élaboration - Calculs montrent: - qu'avec des configurations série ou série-parallèle - On peut atteindre l'objectif : Energie spécifique de 500 Wh/m2 - Un poids entre 4 et 6 kg/m2 - Un poids entre 100 et 150g pour une surface de 6X6 inches2 - Une épaisseur de batteries entre 4 et 8 mm - Une tension variant entre 15 et 40 volts - selon les assemblages série ou série-parallèle [00212] Choix des matériaux : Conclusions du programme de développement des Batteries faisant l'objet de la présente application est que : Le choix de Li4Ti5012 dans l'application est motivé par le fait que les matériaux traditionnels Li-stockage souffrent de graves pertes de capacité lorsque chargée et déchargée à des taux élevés, ce qui est principalement attribuable à haute polarisation et diffusion lente des ions lithium et des électrons dans les matériaux actifs. -Bonne stabilité structurale, avec un changement de volume presque négligeable pendant les processus d'insertion et d'extraction de Li +, -Aucune formation de dendrites Appartement tension de fonctionnement d'environ 1,5 V par rapport au lithium, ce qui est plus élevé que le potentiel de réduction de la plupart des solvants d'électrolyte. Capacités théorique de 175 mAh g-1, et la capacité de décharge réelle est> 160 mAgh -1. -Faible conductivité électronique Capacité de débit des pauvres de la Li4Ti5012 grossière en raison de sa faible conductivité lithium-ion Nous pouvons augmenter la conductivité électronique dans Li4Ti5012 par : - Synthèse de composites conducteurs électroniques (carbone, des métaux, des oxydes de métaux de transition) - La substitution d'une faible quantité de Li + ou Ti4 + par des ions métalliques supervalent 50 (V5 +, Mn4 +, Fe3 +, Ni2 +, Cr3 + et Mg2 +). - Synthèse de nano-particules Li4Ti5012 Synthèse de composites conducteurs électroniques - LTO-TMO (TMO = Transition Metal Oxide) -LTO-Fe203 -LTO-CuO o LTO-CuxO 5 -LTO-LLTO -LTO-Ti02 (C) - LTO-M (M = Ag et Cu) - enduit LTO carbone et LTO-C composites 10 [00112] Le processus ALD, sALD ; Le dépôt par couche atomique ALD (Atomic Layer Deposition) est une technique de dépôt chimique en phase gazeuse des couches ultraminces de l'ordre de nm sur la base de l'auto-terminaison des réactions de gaz-solides séquentielles. Il s'agit d'une variante de la technique CVD (Chemical Vapeur Deposition) utilisée dans 15 l'industrie de semi-conducteur pour la fabrication de films minces. Dans le processus général, le substrat est exposé à un ou plusieurs précurseurs qui réagissent ensemble ou se décomposent sur la surface du substrat pour produire le dépôt désiré. Contrairement à CVD, la technique d'ALD bénéficie du phénomène dit auto-saturation de la 20 surface. Une répartition uniforme et homogène des éléments chimiques réactifs se forme sur la surface du substrat, assurant ainsi un parfait contrôle de l'épaisseur (qui dépend en général du nombre de cycle de réaction ou dépôt). L'ALD est un processus cyclique et répétitif basé sur les principes suivants : 25 - les précurseurs sont introduits alternativement permettant ainsi des réactions séquentielles gaz-solide à la surface du substrat. - la continuité des réactions gaz-solide jusqu'à la saturation de la surface du substrat. D'un point de vu temporel chaque cycle de réaction peut prendre de 0.5 seconde à quelques secondes pour un dépôt de film d'épaisseur entre 0.1 et 3 A'. 30 Les cycles ALD ; Le processus ALD étant un processus cyclique, nous allons donner les détails sur le déroulement temporel d'un cycle de celui-ci : A et B étant deux précurseurs dans ce processus TcycleALD = tA+ tpurge tB+ tpurge 35 Phase i : Introduction du 1" précurseur A. Celui-ci s'adsorbe par la chimisorption jusqu'à saturation= tA Phase ii : La purge par un gaz inerte pour éliminer les molécules de A non adsorbées tpurge Phase iii : L'introduction du 2ème précurseur B, sa réaction avec A jusqu'à saturation = tB 40 Phase iv : La même que la phase ii mais pour le précurseur B tpurge Un modèle cinétique pour la diffusion des réactifs : Le paramètre temporel joue un rôle crucial dans le processus de dépôt atomique, il s'agit de la vitesse avec laquelle les molécules des précurseurs délivrent leurs atomes dans le film, même si un nombre suffisant d'atomes 45 d'un point de vue stoechiométrique entre dans la chambre de réacteur. Pour un temps trop court il y aurait un risque de recouvrement des précurseurs, par contre un temps trop long serait un gaspillage du temps de cycle avec une éventuelle désorption thermique du précurseur adsorbé. Il faut donc trouver un compromis (tradoff) pour ces paramètres temporels. Un temps minimum sera donc nécessaire avant que ces atomes soient déposés sur la surface 50 entière du substrat. Il s'ensuit qu'une étude cinétique au niveau atomique est indispensable. La théorie cinétique fournit des informations précieuses pour cette étude d'optimisation temporelle : - Temps de pulse donné par :t = S = SV2TrmkT OÙ j V2TrmkT (la densité de flux d'atomes : leur nombre traversant de part et d'autre du substrat par unité du temps) P est la pression partielle des précurseurs dont le produit par le temps fournit une mesure très utile concernant la quantité de surface du substrat exposée aux précurseurs : Pt = S tpurge - Temps de purge : C(t) = Co e Soit tpurge = T ln C(tCo ) avec m : la masse, k : constante de Boltzman soit kT (l'échelle de l'énergie) = 23*10-3eV = 26 meV et P la pression partielle L'ALD est utilisé depuis environ quarante ans pour la fabrication de couches minces de matériaux inorganiques avec une épaisseur n'excédant pas généralement quelques dizaines de nanomètres. Le processus de croissance des couches par ALD a la capacité de réalisation des couches extrêmement complexes avec un dépôt de matériau uniforme, de haute qualité et une capacité unique parmi les techniques de dépôt de couches minces.In conclusion we can note that: - Main effort on the electrolyte: - Innovative and safe electrolytes - Secondary effort on solid LTO electrodes - Innovation in the synthesis and development - Calculations show: - with configurations series or series-parallel - The target can be reached: Specific energy of 500 Wh / m2 - A weight between 4 and 6 kg / m2 - A weight between 100 and 150g for a surface of 6X6 inches2 - A thickness of batteries between 4 and 8 mm - A voltage varying between 15 and 40 volts - according to the assemblies series or series-parallel [00212] Choice of materials: Conclusions of the development program of the Batteries subject of the present application is that: The choice of Li4Ti5012 in the application is motivated by the fact that the traditional materials Li-storage suffer from serious losses of capacity when charged and discharged at high rates, which is mainly attributable to high polarisat ion and slow diffusion of lithium ions and electrons in active materials. -Good structural stability, with an almost negligible volume change during Li + insertion and extraction processes, -No formation of dendrites Apartment operating voltage of about 1.5 V compared to lithium, which is higher than the reduction potential of most electrolyte solvents. Theoretical capacities of 175 mAh g-1, and the actual discharge capacity is> 160 mAgh -1. -Low electronic conductivity Li4Ti5012 poor flow capacity of the coarse due to its low lithium-ion conductivity We can increase the electronic conductivity in Li4Ti5012 by: - Synthesis of electronic conductive composites (carbon, metals, transition metal oxides - The substitution of a small amount of Li + or Ti4 + by metal ions supervises 50 (V5 +, Mn4 +, Fe3 +, Ni2 +, Cr3 + and Mg2 +). - Synthesis of nano-particles Li4Ti5012 Synthesis of electronically conductive composites - LTO-TMO (TMO = Metal Oxide Transition) -LTO-Fe203 -LTO-CuO o LTO-CuxO 5 -LTO-LLTO-LTO-TiO2 (C) - LTO- M (M = Ag and Cu) - LTO carbon and LTO-C composite [00112] The ALD process, sALD; Atomic layer deposition (ALD) is a technique for the chemical vapor deposition of ultrathin layers in the order of nm based on the self-termination of sequential gas-solid reactions. This is a variation of the Chemical Vapor Deposition (CVD) technique used in the semiconductor industry for the manufacture of thin films. In the general process, the substrate is exposed to one or more precursors that react together or decompose on the surface of the substrate to produce the desired deposit. Unlike CVD, the ALD technique benefits from the so-called surface saturation phenomenon. A uniform and homogeneous distribution of the reactive chemical elements forms on the surface of the substrate, thus ensuring a perfect control of the thickness (which generally depends on the number of reaction or deposit cycles). ALD is a cyclic and repetitive process based on the following principles: precursors are introduced alternately allowing sequential gas-solid reactions at the surface of the substrate. the continuity of the gas-solid reactions until the saturation of the surface of the substrate. From a time point of view, each reaction cycle can take from 0.5 seconds to a few seconds for a thickness film deposition between 0.1 and 3 A '. ALD cycles; Since the ALD process is a cyclic process, we will give the details of the time course of a cycle of this cycle: A and B being two precursors in this process TcycleALD = tA + tpurge tB + tpurge 35 Phase i: Introduction of the 1 "precursor A. It adsorbs by chemisorption to saturation = tA Phase ii: Purge by an inert gas to remove non adsorbed A molecules tpurge Phase iii: Introduction of 2nd precursor B, its reaction with A up to saturation = tB 40 Phase iv: The same as phase ii but for the precursor B tpurge A kinetic model for the diffusion of reagents: The time parameter plays a crucial role in the atomic deposition process. the speed with which the molecules of the precursors deliver their atoms into the film, even if a sufficient number of stoichiometric atoms enters the reactor chamber, for a time too short there would be a risk however, a long time would be a waste of the cycle time with possible thermal desorption of the adsorbed precursor. We must therefore find a compromise (tradoff) for these temporal parameters. A minimum time will therefore be necessary before these atoms are deposited on the entire surface of the substrate. It follows that a kinetic study at the atomic level is indispensable. The kinetic theory provides valuable information for this temporal optimization study: - Pulse time given by: t = S = SV2TrmkT where V2TrmkT (the density of atomic flux: their number crossing on both sides of the substrate per unit of time) P is the partial pressure of the precursors whose product over time provides a very useful measure of the surface area of the substrate exposed to the precursors: Pt = S tpurge - Purge time: C (t) = Coe Let tpurge = T ln C (tCo) with m: the mass, k: Boltzman constant let kT (the energy scale) = 23 * 10-3eV = 26 meV and P the partial pressure The ALD is used since about forty years for the manufacture of thin layers of inorganic materials with a thickness generally not exceeding a few tens of nanometers. The ALD layer growth process has the capability of producing extremely complex layers with uniform, high quality material deposition and unique ability among thin film deposition techniques.

Malgré les nombreuses applications réussies de la croissance matérielle par ALD, de nombreux processus physico-chimiques qui contrôlent la croissance ne sont pas encore suffisamment compris. Afin d'accroître la compréhension des processus ALD, des connaissances multiples sont nécessaires non seulement au niveau des processus ALD existants et leurs applications, mais aussi celles de la chimie de la surface des processus liés spécifiquement à l'ALD. Ce document a pour objectif de présenter un aperçu sur les processus ALD spécifiques en examinant les données expérimentales disponibles sur la chimie de surface du processus de tri méthyl-aluminium / eau. Ce processus est généralement connu comme un processus plutôt idéal pour ALD, et beaucoup d'informations sont disponibles sur la chimie de surface. Ce résumé vise également à fournir un aperçu sur l'état actuel de notre besoin de la chimie de surface des ALD, en général du processus dans une optique d'optimisation. Sachant que les concepts de base liés à la chimie de surface de l'ALD sont décrits à partir d'un point de vue générique applicable à tous les processus ALD basés sur des réactifs composés, nous cherchons à optimiser nos processus. Notre demande nécessite des compétences physico-chimiques des réactions auto-terminaison, la cinétique de réaction, les mécanismes typiques chimisorption, les facteurs provoquant la saturation, les raisons de la croissance de moins d'une monocouche par cycle, l'effet de la température, le nombre de cycles sur la croissance par cycle (GPC), et le mode de croissance (Figure 12a illustre le principe du processus ALD) [00113] Principe d'ALD-CIGS : La réalisation de la couche absorbante (ingénierie en 3D) préconise particulièrement l'utilisation des précurseurs CuInGa lisses, denses et homogènes qui conduisent à une meilleure qualité cristalline de la couche absorbante comparée à des précurseurs bruts et plus fort granuleux. Le point primordial dans la formation de la couche absorbante est la première étape de sélénisation. Celle-ci sera plus facile à contrôler avec des précurseurs lisses, denses et homogènes (Ternary alloyed). [00114] Principe d'ALD-CIGS-R2R : Notre modélisation en terme de performances et QE2 des cellules photovoltaïques à base de CuInGaSe2 (préparées à partir de 2 Quantum Efficiency : Efficacité Quantique précurseurs à faible coût) repose sur un modèle mathématique, la simulation et l'analyse des phases de transformation des films multicouches minces permettant de mieux modéliser la couche absorbante CIGS : Le passage de CuInGa vers CuInGaSe2 utilise la technique de Calorimétrie Différentielle à 5 Balayage, et pas de ( X-ray diffraction - XRD). Les films multicouches minces de Cu-In, Cu-Ga, et Cu-In-Ga ont été analysées afin de comprendre les transformations de phase des couches utilisées pour la production de cellules solaires photovoltaïques Cu (In, Ga) Se2 (CIGS). Avec la technique de refroidissement par N2, il est possible d'avoir un gradient de 10 concentration en précurseur, par exemple une teneur en Ga plus élevée de précurseur sur la surface du film, ce qui peut également contribuer à des rendements plus élevés. La technologie de faisant l'objet de la présente invention réside dans l'ingénierie de la structure de la cellule CIGS avec le contrôle de la croissance de la molécule lors de sa 15 formation. L'uniformité et la qualité sont des facteurs considérés comme très favorables faisant l'objet de la présente invention pour une cellule solaire hautement efficace et économique. Figure 12b, illustre les paramètres à prendre en compte dans un processus d'ALD 20 FF Facteur de forme (ou rapport d'aspect A/R) FF = h : w Conformalité (ou conformité) ou recouvrement de surface = épaisseur minimale (b)/épaisseur maximale (a) (la valeur visée b/a est généralement =b/a = 100%) 25 [00115] La Modélisation et la Simulation Numérique : En dépit de leur simple aspect d'un point de vue de fonctionnement, la modélisation et la conception des systèmes photovoltaïques sont des étapes difficiles à affranchir ; ceci est dû en grande partie à la multidisciplinarité de l'ingénierie de ces systèmes exigeant des compétences en plusieurs spécialités, et en particulier : 30 - La physique des solides et semi-conducteurs au niveau théorique et technologique. - La conception et l'analyse des systèmes électroniques. La principale difficulté concerne les composants des systèmes à modéliser car les équations du type à dérivées partielles qui décrivent et gouvernent leurs fonctionnement sont de nature non-linéaire ; il s'ensuit que la solution exacte et analytique n'est pas à la portée de 35 l'ingénieur modélisateur. Par conséquent, le passage par les méthodes numériques et en particulier celles des différences finies et/ou des éléments finis est obligatoire. Un autre aspect de ces systèmes est lié aux caractéristiques des cellules solaires qui dépendent notamment de l'intensité des radiations solaires. Cette dernière est une fonction du temps. 40 La qualité d'un modèle repose sur plusieurs critères, surtout le nombre des paramètres introduits, mais le plus important est la capacité à reproduire exactement les données résultant des mesures effectuées par l'équipe de Métrologie. D'un point de vue informatique, un modèle peut être assimilé à un Système Expert. Nous utilisons dans ce projet les méthodes ou l'analyse des éléments finis, qui s'adaptent bien 45 à des géométries complexes et qui sont plus flexibles de ce point de vue. La démarche de l'ingénieur en Calcul Scientifique : Bien que tous les ingénieurs emploient une certaine méthodologie dans la conception des systèmes complexes, qui leur est commune, l'ingénieur en Calcul Scientifique se distingue de ses homologues par sa polyvalence qui lui 50 confère des capacités à bien mener et réaliser un projet industriel qui nécessite des compétences dans divers domaines de sciences appliquées : la mécanique, la physique et l'électronique analogique et numérique. [00116] La modélisation et le traitement mathématique : Toute modélisation mathématique d'un phénomène à étudier repose sur un certain nombre de propriétés physiques ainsi que les paramètres qui le décrivent. Le phénomène à étudier étant en l'occurrence une structure de semi-conducteur, il faut 5 prendre en compte ses spécificités physiques comme : > les propriétés du milieu où le phénomène se produit > la permittivité relative, > le potentiel électrique et > la concentration des charges. 10 Le modèle peut être décrit par l'équation de poisson, en effet toute charge spatiale (en 3D) p(x,y,z) est accompagnée d'un champ électrique donné par la loi de poisson : divE = V. E = p(x, y, z) E Où E est la constante diélectrique du semiconducteur, le champ électrique lui-même étant relié 15 au potentiel q par l'équation : E = -grad ip = -V = -Ti (en notation tensorielle) ' axi Il s'ensuit que : = = E°2* 1 axî La charge d'espace p(x,y,z) est calculée en tenant compte de toutes les charges existant en un point du semi-conducteur, c'est-à-dire d'une part des charges mobiles (électrons et trous) et 20 d'autre part des charges fixes pouvant être localisées sur les donneurs et accepteurs ionisés. En l'absence de centres profonds ionisés cette charge d'espace est donnée par : p = e(1\1-dE-N p - n) à la température ambiante tous les donneurs et accepteurs sont ionisés de sorte que la charge spatiale s'écrit de la manière suivante : p = e(Nd-Na + p - n) 25 V(ErE0V 11J) = q(p - n Nd - Na) £0 = 4Tr * 10-7 : la permittivité du vide et Er : la constante relative du diélectrique Les équations qui régissent le comportement du milieu sont les suivantes : = q(p - n Nd - Na) (ErE0) vJn = -c(G-Rn) 30 pJp = +q(G - Rp) G et R taux de génération et recombinaison Jn = q(ilenV 11J + D e'')n) Jp = q(pppV 11J - DpVp) Jn et Jp sont les densités de courant respectivement des électrons et des trous De et Dp: les constantes de diffusion des électrons et des trous respectivement 35 La résolution numérique de l'équation L'étude et la résolution numérique de l'équation de poisson/Laplace homogène en 2D : a241 a2iij Alll = = aX2 ay2 En choisissant un schéma numérique approprié (Euler explicite par exemple) la résolution 40 discrétisée se traduit par un système d'équations matriciel qui se résout par les méthodes classiques propres aux systèmes d'équations linéaires.Despite the many successful applications of material growth by ALD, many physicochemical processes that control growth are not yet sufficiently understood. In order to increase the understanding of ALD processes, multiple knowledge is needed not only at the level of existing ALD processes and their applications, but also those of the surface chemistry of ALD-specific processes. The purpose of this paper is to provide an overview of specific ALD processes by examining available experimental data on the surface chemistry of the methyl-aluminum / water sorting process. This process is generally known as a rather ideal process for ALD, and a lot of information is available on surface chemistry. This summary is also intended to provide insight into the current state of our need for ALD surface chemistry, typically process optimization. Knowing that the basic concepts related to surface chemistry of ALD are described from a generic point of view applicable to all ALD processes based on compound reagents, we seek to optimize our processes. Our application requires physicochemical skills of self-terminating reactions, kinetics of reaction, typical mechanisms chemisorption, factors causing saturation, reasons for growth of less than one monolayer per cycle, the effect of temperature , the number of cycles on the growth per cycle (GPC), and the growth mode (Figure 12a illustrates the principle of the ALD process) [00113] ALD-CIGS principle: The realization of the absorbing layer (engineering in 3D) Particularly recommends the use of smooth, dense and homogeneous CuInGa precursors which lead to a better crystalline quality of the absorbent layer compared to raw and more granular precursors. The crucial point in the formation of the absorbent layer is the first stage of selenization. This will be easier to control with smooth, dense and homogeneous precursors (Ternary alloyed). Principle of ALD-CIGS-R2R: Our modeling in terms of performance and QE2 photovoltaic cells based on CuInGaSe2 (prepared from 2 Quantum Efficiency: Quantum Efficiency precursors low cost) based on a mathematical model, the simulation and analysis of the transformation phases of thin multilayer films to better model the CIGS absorbing layer: The transition from CuInGa to CuInGaSe2 uses the Differential Scanning Calorimetry technique, and no (X-ray diffraction - XRD). Thin multilayer films of Cu-In, Cu-Ga, and Cu-In-Ga were analyzed to understand the phase transformations of the layers used for the production of Cu (In, Ga) Se2 (CIGS) photovoltaic solar cells. With the N 2 cooling technique, it is possible to have a precursor concentration gradient, for example a higher Ga content of precursor on the film surface, which can also contribute to higher yields. The technology of the present invention lies in engineering the structure of the CIGS cell with the control of the growth of the molecule during its formation. Uniformity and quality are factors considered very favorable for the purpose of the present invention for a highly efficient and economical solar cell. Figure 12b, illustrates the parameters to be taken into account in an ALD process 20 FF Form Factor (or A / R Aspect Ratio) FF = h: w Compliance (or compliance) or surface coverage = minimum thickness (b ) / maximum thickness (a) (the target value b / a is generally = b / a = 100%) [00115] Modeling and Numerical Simulation: Despite their simple appearance from an operational point of view, Photovoltaic modeling and design are difficult steps to overcome; this is due in large part to the multidisciplinary engineering of these systems requiring skills in several specialties, and in particular: - The physics of solids and semiconductors at the theoretical and technological level. - Design and analysis of electronic systems. The main difficulty concerns the components of the systems to be modeled because the partial derivative type equations which describe and govern their operation are non-linear in nature; it follows that the exact and analytical solution is not within the grasp of the modeling engineer. Therefore, the passage through numerical methods and in particular those of finite differences and / or finite elements is mandatory. Another aspect of these systems is related to the characteristics of solar cells which depend in particular on the intensity of solar radiation. The latter is a function of time. 40 The quality of a model is based on several criteria, especially the number of parameters introduced, but the most important is the ability to accurately reproduce the data resulting from measurements made by the Metrology team. From a computer point of view, a model can be likened to an Expert System. We use finite element methods or finite element analysis in this project, which are well adapted to complex geometries and are more flexible from this point of view. The approach of the engineer in Scientific Computation: Although all the engineers employ a certain methodology in the design of complex systems, which is common to them, the engineer in Scientific Computation differs from his counterparts by his versatility which gives him Ability to successfully conduct and carry out an industrial project that requires skills in various fields of applied sciences: mechanics, physics and analog and digital electronics. Modeling and mathematical processing: Any mathematical modeling of a phenomenon to be studied relies on a certain number of physical properties as well as the parameters that describe it. Since the phenomenon to be studied is a semiconductor structure, it is necessary to take into account its physical specificities such as:> the properties of the medium where the phenomenon occurs> the relative permittivity,> the electrical potential and> the concentration charges. The model can be described by the fish equation, in fact any spatial charge (in 3D) p (x, y, z) is accompanied by an electric field given by the law of fish: divE = V. E = p (x, y, z) E Where E is the dielectric constant of the semiconductor, the electric field itself being connected to the potential q by the equation: E = -grad ip = -V = -Ti (in tensor notation ) axi It follows that: = = E ° 2 * 1 axi The space charge p (x, y, z) is calculated taking into account all the charges existing at a point of the semiconductor, c ' that is, on the one hand mobile charges (electrons and holes) and on the other hand fixed charges that can be located on the ionized donors and acceptors. In the absence of ionized deep centers this space charge is given by: p = e (1 \ 1-dE-N p-n) at room temperature all donors and acceptors are ionized so that the space charge written in the following way: p = e (Nd-Na + p-n) 25 V (ErE0V 11J) = q (p -n Nd-Na) £ 0 = 4Tr * 10-7: the permittivity of the vacuum and Er The relative equilibrium of the dielectric The equations governing the behavior of the medium are as follows: = q (p - n Nd - Na) (ErE0) vJn = -c (G-Rn) pJp = + q (G - Rp) G and R generation rate and recombination Jn = q (ilenV 11J + D e '') n) Jp = q (pppV 11J - DpVp) Jn and Jp are the current densities respectively of the electrons and the holes De and Dp: the electron and hole diffusion constants respectively 35 The numerical resolution of the equation The study and the numerical resolution of the homogeneous fish / Laplace equation in 2D: a241 a2iij Alll = = aX2 ay2 By choosing an appropriate numerical scheme (Euler explicit for example) the discretized resolution 40 is translated by a system of matrix equations which is solved by the classical methods specific to the systems of linear equations.

Nous remplaçons les dérivées partielles du 2' ordre par leurs équivalentes discrétisées en effectuant le développement de Taylor : LXx et Ay étant le pas de discrétisation donné par : L H Lx = -m et Ay = -n L et H sont respectivement la longueur et la hauteur du rectangle utilisé comme le domaine de discrétisation (voir Figure 12c illustrant le domaine rectangulaire discrétisé). xi = - 1)Ax pour i = 1, ..., m+1 yi = - 114 pour j = 1, , n + 1 -2111i,j+114+1,j (AX)2 -21Pij+tfri,j+1 W,YY (AY)2 Nous en déduisons l'expression de 114,i 1-14-1,j +114+1,j+ [32(114,j-1 +11Ji,j+1) tllij = 2(1 + [32) ix = (37,) La méthode itérative et le critère de la convergence : tkii étant une lère approximation de la vraie solution de l'équation de Poisson/Laplace, en pratique il faut poursuivre une procédure itérative afin d'améliorer la qualité des solutions en terme de leur convergence vers la vraie solution ; c'est la raison pour laquelle on remplace 114,i par : tl(ki) k indique l'itération courante, ainsi on calcule la solution itérative du problème posé par : (k+1) (32(j (1j5)1+ 'Vii5)+1) 2(1+132) La convergence est atteinte après un nombre suffisant d'itérations en chaque point du domaine discrétisé considéré, le critère de convergence est donné par : Sup 11,(k+1) (k) < ij I I `Ni,)ij I I On appelle cette procédure d'itération la méthode de relaxation puisque la valeur dans chaque noeud de domaine de solution est lentement relaxée vers la solution. On pourrait encore améliorer la vitesse de convergence en appliquant la méthode dite de sur relaxation successive ou SOR (Successive Over-Relaxation). Elle consiste à affecter des poids w et (1-w) respectivement à l'itération aux étapes (k) et (k+1), où w est appelé le paramètre de sur relaxation, ce qui donne : (k+1) i,j = (k) (1 - bij (i) tj 2(1+02) f32(ti j(k+1) co )1 La démarche décrite ci-dessus peut être étendue à 3D sans difficulté majeure sauf que dans ce dernier cas il faut une discrétisation à 3 niveaux.We replace the second order partial derivatives by their discretized equivalents by carrying out Taylor's development: LXx and Ay being the discretization step given by: LH Lx = -m and Ay = -n L and H are respectively the length and the height of the rectangle used as the discretization domain (see Figure 12c illustrating the discretized rectangular domain). xi = - 1) Ax for i = 1, ..., m + 1 yi = - 114 for j = 1,, n + 1 -2111i, j + 114 + 1, j (AX) 2 -21Pij + tfri, j + 1 W, YY (AY) 2 We deduce the expression of 114, i 1-14-1, j + 114 + 1, j + [32 (114, j-1 + 11Ji, j + 1) tllij = 2 (1 + [32) ix = (37,) The iterative method and the criterion of convergence: tkii being a first approximation of the real solution of the Poisson / Laplace equation, in practice it is necessary to continue an iterative procedure in order to improve the quality of the solutions in terms of their convergence towards the real solution; this is the reason why we replace 114, i by: tl (ki) k indicates the current iteration, so we compute the iterative solution of the problem posed by: (k + 1) (32 (j (1j5) 1+ 'Vii5) +1) 2 (1 + 132) Convergence is reached after a sufficient number of iterations at each point of the considered discretized domain, the convergence criterion is given by: Sup 11, (k + 1) (k) ## EQU1 ## This relaxation procedure is called the relaxation method since the value in each solution domain node is slowly relaxed to the solution. One could further improve the speed of convergence by applying the so-called method of successive relaxation or SOR (Successive Over-Relaxation). It consists of assigning weights w and (1-w) respectively to the iteration at steps (k) and (k + 1), where w is called the relaxation parameter, which gives: (k + 1) i , j = (k) (1 - bij (i) tj 2 (1 + 02) f32 (ti j (k + 1) co) 1 The approach described above can be extended to 3D without major difficulty except that in this case the last case requires a discretization at 3 levels.

La simulation numérique du modèle : Nous avons développé dans la précédente partie de l'exposé le modèle mathématique définissant le comportement du phénomène physique qui décrit l'effet photovoltaïque.Numerical simulation of the model: We have developed in the previous part of the presentation the mathematical model defining the behavior of the physical phenomenon which describes the photovoltaic effect.

L'équation de Poisson/Laplace étant discrétisée, elle se prête aux calculs et simulations numériques; nous allons donc effectuer des simulations numériques sur le modèle ainsi discrétisé. Le codage informatique du problème sera fait soit en Matlab soit en Scilab (sa version libre ou Open Source) Le programme informatique est fourni en annexe, nous présentons ci-après les résultats de simulations des simulations numériques. Les résultats de simulation numérique par la méthode de relaxation (k+i)= R2( lep 1+ 441)9+1) 1,J i 2(1+02) Figure 12d illustre « Le contour de la fonction de Potentiel y » Figure 12e illustre « La surface de la fonction Potentiel y » Les résultats de simulation numérique par la méthode de sur relaxation : = (1 co (k) + w [1,(k+1) (22f,,,(k+i) \ 1 J 2(1+(32) Wi+1,1 + P -1 m i,j+ Figure (12f) est une illustration des conditions aux limites et (12g) une illustration de l'allure et le profil de la fonction potentiel électrique y(x,y) par les méthodes de relaxation et de sur relaxation respectivement dans une cellule hybride solaire haut rendement avec stockage intégré au substrat faisant l'objet de la présente invention. [00117] Conclusion et commentaires sur les simulations effectuées : Nous avons procédé à la résolution numérique de l'équation de Poisson/Laplace homogène; dans cette démarche de modélisation, nous avons opté pour un schéma numérique explicite en discrétisant l'équation du départ. Cette numérisation nous a amené à une résolution des systèmes matriciels dont la précision et le critère de convergence sont déterminés par la majoration de la norme du vecteur d'erreur tout en respectant un certain degré de tolérance donné par la valeur de c. Nous avons ensuite effectué une simulation de ce modèle avec un nombre maximum d'itérations de 1000. La qualité de solution numérique peut être améliorée en adoptant une méthodologie de résolution basée sur celle de sur relaxation. Cette dernière donne une meilleure vitesse de convergence vers la solution désirée. Les résultats de simulations montrent que pour une valeur de (3 fixé à 2 (Ax = 1 et Dy = 0.5), le nombre d'itérations diminue pour une valeur de w E [1.5, 1.6] Les figures graphiques illustrent l'allure et le profil de la fonction potentiel électrique y(x,y) par les méthodes de relaxation et de sur relaxation respectivement. Notre approche permet de dépasser le niveau d'une simple diode en parallèle d'un générateur de courant chargeant une capacité (puis une batterie) via une résistance de fuite. Nous poursuivons notamment les aspects suivants: Autres points à voir : 1) Utiliser une approche éléments finis 2) Résoudre le problème couplé avec 5 champs 3) Examiner l'influence de la géométrie des cellules par rapport au rendement de charge. En Particulier je pense que des formes hexagonales devraient être intéressantes mais on peut aussi voir l'influence d'anisotropie, etc. [00118] Le cas de Cadmium ; Diminution, voire suppression de toxicité des cellules solaires photovoltaïques. Le sulfure de Cadmium (ou Cds : Cadmium Sulfide) couche Cds 6-4 (Fig. 6b) n'est pas un composé idéal pour la couche tampon dans les cellules solaires à base CIGS. Le Cds est classé toxique et sa faible bande de gap entraine la perte de courant dans la zone dite bleue à cause d'une forte absorption de la couche tampon. L'enjeu majeur actuellement dans le développement des films photovoltaïques à couches minces, est de trouver d'autres composés de remplacement dans la structure des cellules solaires à base de CIGS. Ces composés doivent répondre à un certain nombre de critères pour une performance optimale en terme de production d'énergie électrique, en particulier ces nouvelles composantes chimiques doivent être : transparentes pour les radiations solaires, non toxiques avec une bande de gap optimale. Les recherches récentes dans ce sens ont conduit à une famille de composantes à base de ZnO. Le tableau comparatif suivant résume les propriétés de ces dernières selon différentes caractéristiques de la couche ou de la zone tampon d'une cellule solaire. Couche tampon Vc0 (en mV) Jsc (en Acm-2) FF3(en %) Efficience(en%) Zni, Sx Oy 684 35.2 74.9 18.0 Zni, Mgx 0 668 35.7 75.7 18.1 ZnOi-x Sx 689 35.5 75.8 18.5 CdS 717 33.7 77.3 18.7 Tableau 1 : Composantes chimiques utilisées pour la zone tampon d'une cellule solaire à base CIGS [00119] Les Cellules à Haut Rendement HYBRIDES Il s'agit d'hybrider la cellule pour produire des SUPER CELLULES SOLAIRES à plus de 30 % de rendement énergétique (brevet d'invention numéro 08 04598, déposé le, 14 Août 2008 ROUSTAEI et al, et brevet d'invention numéro 09 00921 déposé le, 02 Mars 2009 - BOPI n° BOPI-2 932 010 et BOPI-2 932 002) sont à considérer comme étant « insérés » dans la présente application dans leur globalité par référencement et comme étant partie de cette invention mais joint à part en photocopie afin de ne pas alourdir l'application. Figures 13a, 13b et 13c représentent respectivement ; (13a) une illustration schématisée de modélisation de couche haute Organique d'une cellule solaire et (13b) une illustration de modélisation de cellule hybride avec couche absorbante CIGS et (13c) une illustration schématisée flexible. De structure assemblée dans une cellule hybride solaire haut rendement avec stockage intégré au substrat faisant l'objet de la présente invention. L'étendu des recherches sur les aspects innovantes de l'invention se divise sur les points suivants : 1) L'interface d'ALD et de s-ALD (interdépendances physico - chimiques) : Mener une étude sur la cinétique des particules au niveau d'interface d'ALD et de s-ALD, notamment leur impact physico-chimique en fonction des paramètres de température et de pression. Modélisation des paramètres en rapport avec la chambre de réaction et des réactants. 3 Facteur de Forme 2) La définition de spécifications de MSDS : Déterminer les spécifications et les règles relatives aux matériaux inscrits dans la fiche technique des substances dangereuses (MSDS) notamment en ce qui concerne les précurseurs CIGS et Mo. 3) Up & down-Converters (L'influence de l'utilisation des convertisseurs élévateurs et descendants) : Etude des convertisseurs élévateurs du type Erbium par exemple, leurs propriétés et surtout leurs influences d'utilisation sur la couche conductrice et transparente (Molybdène). Moyens et possibilités de la mise en oeuvre des mécanismes Up & Down- Conversion pour les cellules solaires à haut rendement. 4) La couche absorbante CIGS et matériaux d'amélioration Efficiences 5) Influence chimique quantifiable de l'utilisation des éléments comme Na et K dans la structure de CIGS4, ainsi que sa modélisation et sa quantification physico-chimique, avec un rendement supérieur à 20%. 6) Etude de comportement d'un type donné de substrat à température élevée lors du processus de traitement. L'objectif visé dans cette étude est de savoir si on peut augmenter le rendement à un niveau dépassant 21% en remplaçant un substrat en verre par un autre type de substrat flexible comme l'inox (stain steel) ou le kaptan. 7) Définition et confirmation des paramètres de modélisation lors des différentes étapes : a) Température, Pression, Electromagnétique, Thermodynamique, Rayonnements, Champ électrique, Conduction thermique, Electromécanique, Réflectance des matériaux, etc. b) changement d'unité de traitement c) changement d'environnement et d'équipement d) manipulation et transport e) stockage de courte et longue durée 8) Contamination et paramètres de risques : Définition des différentes étapes (Inter équipement, matériaux, Processes, Transfert, Etc.) 9) Considérations MLD-ALD et MLD-sALD : Films hybrides organique-inorganique cultivés selon Dépôt de Couche Moléculaire (MLD) et dépôts de couche atomique (ALD), réalisation des interfaces inter couches, Réalisation des couches solaire hybrides a) Films hybrides sur substrat transparents 10) Considérations hybride Organique / Inorganique et Tandem PV avec une efficience >26.8% i) Cellule Tandem Inorganique : 6% ii) Cellule supérieur Organique b) Eg z 1.7-2.0 eV c) Voc > 1 V ->1.2V d) < $10/m2 e) Imprimable 4 Détails publiés dans « Advanced Online Publications »45 f) Bass température de process i) Cellule inférieur Inorganique g) Si or CIGS h) Technologie éprouvée 0.6V i) Eg ,=, 1.1 eV, VOC < 0.7 V j) Inefficace dans bleue 10 [00120] Défaillance intrinsèque et extrinsèque 15 k) Réactions photochimiques. 1) L'inadéquation de dilatation thermique entre les différentes couches. m) Perturbation de morphologie par températures normales de fonctionnement. n) Défaillance partielle emballage/encapsulation [00121] Capture de l'énergie en mode Cellule hybride / Point Quantique / Courbe de Valence: Capture de l'énergie par Cellule photovoltaïques est une demande mondiale dont le besoin en mix énergétique dépasse aujourd'hui 15 TW/an. La grande majorité de cette demande est satisfaite par la consommation de combustibles fossiles sous la 20 forme d'huile (5,3 TW), le charbon (4,2 TW) et de gaz naturel (3,5 TW). Actuellement, le solaires fournit seulement 0,004 TW et pourtant la terre reçoit plus de 120.000 TW de puissance du soleil chaque jour, ce qui signifie que les demandes de puissance Terres pourraient être atteints en couvrant 0,125 % de la surface de la terre avec des 25 cellules solaires avec un rendement de seulement 10%. La demande d'énergie augmente de plus en plus, il est impératif que les nouvelles formes d'énergie solaire à faible coût sont disponibles. Pour répondre à cette demande et à réduire le taux élevé de l'énergie et le coût élevé de dépôt en phase vapeur , qui est actuellement utilisé 30 dans la production de cellules solaires , nous avons a utilisé son expertise dans la synthèse de nano-cristaux ou des points quantiques ( QD ) de développer une gamme de roman cuivre , indium, gallium et sélénium ( CIS , CIGS et CGS ) contenant les points quantiques de composition variable qui peuvent être utilisés pour la fabrication de cellules solaires à bas prix avec de bonnes économies : 35 > Recherche avancée PV à points quantiques de l'invention sont en cours d'élaboration de façon à ce qu'ils sont capables de former des encres imprimables dans une variété de solvants, ouvrant la voie à faible coût, un rouleau à la production de nouvelles technologies de cellules solaires. 40 - L'invention avancées PV- QD comprennent un ' agent de coiffage " exclusif organique ou« ligand », ce qui permet de faciliter l'impression en utilisant une variété de techniques d'impression. Une fois imprimé, l'agent de coiffage organique est éliminé par chauffage à fournir une couche photo-active inorganique de la phase 45 désirée. a) Figures 14a, 14b et 14c représentent respectivement (14a) Le principe de photo génération dans la bande de valence en fonction de dopage et (14b) la courbe de point quantum de CuInSe2 PV- quantum dots (appelé aussi QDs), Et (14c) réponse spectrale 50 d'efficience quantique de la cellule absorbante CIGS dans une cellule hybride solaire haut rendement faisant l'objet de la présente invention.5 b) des nanoparticules de CIGS sont disponibles. c) Fabrication de la technologie actuelle de la cellule solaire à couche mince implique des techniques d'évaporation coûteux, qui est entravent leur adoption par le marché de masse. En réponse à la demande de nouvelles et d'autres technologies solaires, nous avons développé une gamme de (cuivre indium gallium diséléniures, cuivre indium diséléniures) nano cristaux ou points quantiques (QD) CIGS pour une utilisation dans la prochaine génération de fines cellules solaires en couches qui peuvent être fabriqués en utilisant des techniques d'impression classiques. d) CIGS et PV- points quantiques sont uniques parmi les nanomatériaux développés pour des applications photovoltaïques en ce qu'ils sont synthétisés à partir de la "terre", qui fournit des matériaux possédant les ratios élémentaires désirées ou stoechiométrie, qui peuvent être ajustés pour répondre à des besoins. Nos PV- points quantiques sont hautement cristallin, (5,0 nm) particules mono-dispersées, qui absorbent la lumière à 800 nm et nos PV- points quantiques sont uniques en ce qu'ils sont plafonnés à un « agent de recouvrement » organique ou « ligand ». e) En raison de la façon unique dont PV- points quantiques d'invention sont synthétisés, ils peuvent être imprimés sur un substrat en utilisant un large éventail de techniques d'impression bien compris, même dans les processus roll-to-roll. Une fois imprimées, les PV- boîtes quantiques sont chauffées pour éliminer l'agent organique de coiffage, ce qui détruit le confinement quantique associée avec les points quantiques, et prévoit un film semi-conducteur de type p qui possède la structure cristalline souhaitée. [00122] Les paramètres caractéristiques de Cellule hybride haute performance Le paramètre le plus important d'une cellule solaire est son efficience, exprimée en % de flux d'énergie solaire incidente. Cette efficience peut être exprimée en fonction de catégories d'efficience suivantes : i. Réflectance : le pourcentage (%) de la puissance électromagnétique incidente. ii. Thermodynamique : le maximum absolu théoriquement possible de conversion des rayonnements solaires en électricité. Cette limite est déterminée par celle de Carnot iii. Séparation de porteurs de charges : elle est subdivisée en 2 principaux modes dans une cellule solaire : - Dérive : sous l'effet du champ électrique crée au niveau de la couche mince absorbante. - Diffusion : due à des mouvements (agitations) thermiques de ces particules. iv. Conduction : il s'agit de conduction thermique comme étant l'un des modes de transfert thermique. L'efficience totale est le produit de ces 4 catégories d'efficience. La mesure directe étant directement difficile, en pratique on utilise d'autres paramètres, ceux-ci incluent : a) L'Efficience Quantique (EQ) : qui fournit une mesure de perte due à la réflectance. Ces pertes d'efficience due à la réflectance affectent le « Rendement Quantique Externe » b) Différence de potentiel à circuit ouvert V. : les pertes dues à la recombinaison des porteurs des charges sont mesurées par l'EQ, V. et le facteur de forme (FF). c) Facteur de Forme ou FF [00123] Les Applications liées aux cellules hybrides haute performance Les applications des cellules solaires sont diverses et très variées. L'une de leurs utilisations est de stockage de l'énergie. Les figures suivantes illustrent quelques-unes de ses nombreuses applications.The Poisson / Laplace equation being discretized, it lends itself to numerical calculations and simulations; we will therefore perform numerical simulations on the model thus discretized. The computer coding of the problem will be done either in Matlab or in Scilab (its free version or Open Source) The computer program is provided in appendix, we present here the results of simulations of the numerical simulations. The results of numerical simulation by the relaxation method (k + i) = R2 (lep 1+ 441) 9 + 1) 1, J i 2 (1 + 02) Figure 12d illustrates "The contour of the function of potential y" Figure 12e illustrates "The surface of the function Potential y" The results of numerical simulation by the method of relaxation: = (1 co (k) + w [1, (k + 1) (22f ,,, (k + i ) \ 1 J 2 (1+ (32) Wi + 1,1 + P -1 mi, j + Figure (12f) is an illustration of the boundary conditions and (12g) an illustration of the pace and profile of the function electric potential y (x, y) by the relaxation and relaxation methods respectively in a high efficiency solar hybrid cell with storage integrated in the substrate that is the subject of the present invention [00117] Conclusion and comments on the simulations carried out: We proceeded to the numerical resolution of the homogeneous Poisson / Laplace equation: in this modeling approach, we opted for an explicit numerical scheme by discretizing the equation of departure. This digitization has led us to a resolution of the matrix systems whose accuracy and the convergence criterion are determined by the increase of the norm of the error vector while respecting a certain degree of tolerance given by the value of c. We then performed a simulation of this model with a maximum number of iterations of 1000. The quality of digital solution can be improved by adopting a resolution methodology based on that of relaxation. The latter gives a better speed of convergence towards the desired solution. The results of simulations show that for a value of (3 fixed at 2 (Ax = 1 and Dy = 0.5), the number of iterations decreases for a value of w E [1.5, 1.6]. The graphical figures illustrate the pace and the profile of the electric potential function y (x, y) by the relaxation and relaxation methods respectively Our approach allows us to go beyond the level of a simple diode in parallel with a current generator charging a capacitance (and then a battery) via a leakage resistor We continue in particular the following aspects: Other points to see: 1) Use a finite element approach 2) Solve the problem coupled with 5 fields 3) Examine the influence of the geometry of the cells with respect to load efficiency. In particular I think hexagonal shapes should be interesting but we can also see the influence of anisotropy, etc. [00118] The case of Cadmium; Decrease or even elimination of toxicity of photovoltaic solar cells. Cadmium sulphide (or Cds: Cadmium Sulfide) layer Cds 6-4 (Figure 6b) is not an ideal compound for the buffer layer in CIGS-based solar cells. The Cds is classified as toxic and its weak gap band causes the loss of current in the so-called blue zone because of a strong absorption of the buffer layer. The major challenge currently in the development of thin-film photovoltaic films, is to find other alternative compounds in the structure of solar cells based on CIGS. These compounds must meet a certain number of criteria for optimum performance in terms of electrical energy production, in particular these new chemical components must be: transparent for solar radiation, non-toxic with an optimum gap band. Recent research in this direction has led to a family of ZnO-based components. The following comparative table summarizes the properties of the latter according to different characteristics of the layer or the buffer zone of a solar cell. Buffer layer Vc0 (in mV) Jsc (in Acm-2) FF3 (in%) Efficiency (in%) Zni, Sx Oy 684 35.2 74.9 18.0 Zni, Mgx 0 668 35.7 75.7 18.1 ZnOi-x Sx 689 35.5 75.8 18.5 CdS 717 33.7 77.3 18.7 Table 1: Chemical components used for the buffer zone of a CIGS-based solar cell HYBRID High-Yield Cells This is to hybridize the cell to produce more than 30% SOLAR SUPER CELLS Energy Efficiency (Patent No. 08 04598, filed on, August 14, 2008 ROUSTAEI et al, and Patent No. 09 00921 filed on, March 02, 2009 - BOPI No. BOPI-2 932 010 and BOPI-2 932 002) are to be considered as being "inserted" in the present application in their entirety by referencing and as being part of this invention but attached separately in photocopy so as not to burden the application. Figures 13a, 13b and 13c show respectively; (13a) A schematic illustration of organic high layer modeling of a solar cell and (13b) a hybrid cell modeling illustration with CIGS absorbent layer and (13c) a flexible schematic illustration. Structure assembled in a high efficiency solar hybrid cell with integrated storage substrate that is the subject of the present invention. The scope of research on the innovative aspects of the invention is divided on the following points: 1) The interface of ALD and s-ALD (physico-chemical interdependencies): Conduct a study on particle kinetics at the level of ALD and s-ALD interfaces, in particular their physicochemical impact as a function of temperature and pressure parameters. Modeling of parameters related to the reaction chamber and reactants. 3 Form Factor 2) Definition of MSDS specifications: Determine the specifications and rules relating to the materials listed in the MSDS, particularly with regard to precursors CIGS and Mo. 3) Up & down- Converters (The influence of the use of up-and-down converters): Study of Erbium-type boost converters, for example, their properties and especially their use influences on the conductive and transparent layer (molybdenum). Means and possibilities of the implementation of Up & Down-Conversion mechanisms for high efficiency solar cells. 4) Absorbent layer CIGS and enhancement materials Efficiency 5) Quantifiable chemical influence of the use of elements like Na and K in the CIGS4 structure, as well as its physico-chemical modeling and quantification, with a yield greater than 20 %. 6) Study of the behavior of a given type of substrate at high temperature during the treatment process. The objective of this study is to determine if the efficiency can be increased to a level exceeding 21% by replacing a glass substrate with another type of flexible substrate such as stainless steel or kaptan. 7) Definition and confirmation of the modeling parameters during the different stages: a) Temperature, Pressure, Electromagnetic, Thermodynamics, Radiation, Electric Field, Thermal Conduction, Electromechanical, Material Reflectance, etc. b) change of treatment unit c) change of environment and equipment d) handling and transport e) short and long term storage 8) Contamination and risk parameters: Definition of the different steps (Inter equipment, materials, Processes , Transfer, Etc.) 9) MLD-ALD and MLD-sALD considerations: Organic-inorganic hybrid films grown according to Molecular Layer Deposition (MLD) and atomic layer deposition (ALD), realization of inter-layer interfaces, realization of solar layers Hybrids a) Transparent substrate hybrid films 10) Hybrid Organic / Inorganic and Tandem PV with efficiency> 26.8% i) Inorganic Tandem Cell: 6% ii) Upper Cell Organic b) Eg 1.7-2.0 eV c) Voc> 1 V -> 1.2V d) <$ 10 / m2 e) Printable 4 Details in "Advanced Online Publications" 45 f) Low process temperature i) Inorganic lower cell g) Si or CIGS h) Proven technology 0.6V i) Eg, =, 1.1 eV, VOC <0.7 V j) Ineffective in blue [00120] Intrinsic and extrinsic failure 15 k) Photochemical reactions. 1) Inadequate thermal expansion between the different layers. m) Disturbance of morphology at normal operating temperatures. n) Partial Packaging / Encapsulation Failure [00121] Energy Capture in Hybrid Cell / Quantum Dot / Valence Curve Mode: Energy Capture by Photovoltaic Cell is a global demand whose need in energy mix exceeds today 15 TW / year. The vast majority of this demand is satisfied by the consumption of fossil fuels in the form of oil (5.3 TW), coal (4.2 TW) and natural gas (3.5 TW). Currently, the solar provides only 0.004 TW and yet the earth receives more than 120,000 TW of sun power each day, which means that land power demands could be achieved by covering 0.125% of the Earth's surface with 25 cells. solar with a yield of only 10%. As the demand for energy grows more and more, it is imperative that new forms of low cost solar energy are available. To meet this demand and to reduce the high rate of energy and the high cost of vapor deposition, which is currently used in the production of solar cells, we have used its expertise in the synthesis of nano-crystals. or quantum dots (QD) to develop a range of novel copper, indium, gallium, and selenium (CIS, CIGS, and CGS) containing quantum dots of varying composition that can be used to manufacture low-cost solar cells with good Savings: 35> Advanced quantum dot PV research of the invention are being developed so that they are able to form printable inks in a variety of solvents, opening the way for low cost, a roll to the production of new solar cell technologies. The advanced PV-QD invention includes an exclusive organic "styling agent" or "ligand", which facilitates printing using a variety of printing techniques. organic is removed by heating to provide an inorganic photoactive layer of the desired phase 45. a) Figures 14a, 14b and 14c respectively represent (14a) The principle of photo generation in the valence band as a function of doping and (14b) the quantum dot curve of CuInSe2 PV-quantum dots (also called QDs), and (14c) spectral response 50 of quantum efficiency of the CIGS absorbent cell in a high efficiency solar hybrid cell forming the subject of the present invention. b) CIGS nanoparticles are available c) Manufacture of current thin-film solar cell technology involves expensive evaporation techniques, which hinder their adoption by the mass market. At the request of new and other solar technologies, we have developed a range of (copper indium gallium diselenides, copper indium diselenides) nano crystals or quantum dots (QD) CIGS for use in the next generation of thin layered solar cells which can be manufactured using conventional printing techniques. d) CIGS and PV-quantum dots are unique among nanomaterials developed for photovoltaic applications in that they are synthesized from the "ground", which provides materials with the desired elemental ratios or stoichiometry, which can be adjusted for meet needs. Our PV-quantum dots are highly crystalline, (5.0 nm) mono-dispersed particles, which absorb light at 800 nm and our PV-quantum dots are unique in that they are capped at an organic "capping agent" or "ligand". e) Because of the unique way in which PV-quantum dots of invention are synthesized, they can be printed on a substrate using a wide range of well-understood printing techniques, even in roll-to-roll processes. Once printed, the quantum PV boxes are heated to remove the organic styling agent, which destroys the quantum confinement associated with the quantum dots, and provides a p-type semiconductor film that has the desired crystal structure. The characteristic parameters of the high performance hybrid cell The most important parameter of a solar cell is its efficiency, expressed in% of incident solar energy flux. This efficiency can be expressed in terms of the following efficiency categories: i. Reflectance: the percentage (%) of the incident electromagnetic power. ii. Thermodynamics: the absolute maximum theoretically possible of conversion of solar radiation into electricity. This limit is determined by that of Carnot iii. Separation of charge carriers: it is subdivided into 2 main modes in a solar cell: - Drift: under the effect of the electric field created at the level of the thin absorbing layer. - Diffusion: due to thermal movements (agitations) of these particles. iv. Conduction: This is thermal conduction as one of the modes of heat transfer. Total efficiency is the product of these four categories of efficiency. Since direct measurement is directly difficult, in practice other parameters are used, these include: a) Quantum Efficiency (QE): which provides a measure of loss due to reflectance. These efficiency losses due to the reflectance affect the "External Quantum Yield" b) Open-circuit potential difference V. The losses due to the recombination of the carriers of the charges are measured by the EQ, V. and the factor of form (FF). c) Form Factor or FF Applications related to high performance hybrid cells The applications of solar cells are diverse and very varied. One of their uses is energy storage. The following figures illustrate some of its many applications.

Ces panneaux sont constitués des cellules solaires bifaciales (à double face) qui absorbent la lumière de deux côtés, par conséquent elles sont plus efficaces que leurs équivalentes à une seule face. [00124] La Théorie de physique sous-jacente L'ingénierie de systèmes photovoltaïques s'appuie sur la théorie physique des cellules solaires. Cette théorie décrit le processus physique de conversion de la lumière en courant électrique lorsqu'un dispositif semi-conducteur est exposé à cette lumière. Les études théoriques ont un grand intérêt dans les applications pratiques et industrielles, puisqu'elles donnent des informations très utiles sur les limites théoriques d'efficiences, ainsi que les divers facteurs qui sont à l'origine de pertes de cette efficience. Le spectre fréquentiel solaire fournit une approximation du spectre du corps noir à une température de 5800k. Le corps noir est le modèle physique idéalisé pour un corps qui absorbe toutes les radiations électromagnétiques incidentes indépendamment de la fréquence et l'angle incidents. A l'équilibre thermodynamique, ce corps noir émet des radiations selon la loi de Planck, et par conséquent son spectre est déterminé par sa température uniquement : wv (y, T) = n (v) i (y, T) hv (1/, T) - hv énergie moyenne par mode (de vibration) ekT-1 Figure (8b) illustre le Spectre de corps noir en fonction de température Les différentes courbes correspondent à la loi de déplacement de Wien, celle-ci donne la distribution des radiations thermiques. Ainsi la longueur d'onde maximale de l'énergie de radiation émise varie inversement proportionnelle avec la température, pour qu'il y ait la relation : IXmax* T= cte Les autres corps physiques émettent les radiations d'énergie qui sont fonction de leurs émissivités E qui est une fraction de celle d'un corps noir pour lequel e=1. Les radiations solaires qui atteignent la terre ont composées de photons dont l'énergie est bien supérieure à la band de gap de la couche absorbante semi-conductrice. Cette grand écart énergétique est à l'origine de perte d'efficience des cellules solaires, puisqu'une grande partie de ces radiations solaires (électromagnétiques) se convertie en chaleur par la vibration de Lattice, appelée aussi Phonon ou quantum d'énergie de vibration. Une Lattice ou Treillis est un modèle physique utilisé dans le domaine de la physique des matières condensées. Il est formé dans ce contexte des atomes d'une structure cristalline.These panels consist of bifacial (double-sided) solar cells that absorb light from two sides, therefore they are more efficient than their single-sided counterparts. The Theory of Underlying Physics The engineering of photovoltaic systems is based on the physical theory of solar cells. This theory describes the physical process of converting light into electric current when a semiconductor device is exposed to this light. Theoretical studies have a great interest in practical and industrial applications, since they give very useful information on the theoretical limits of efficiencies, as well as the various factors which are at the origin of losses of this efficiency. The solar frequency spectrum provides an approximation of the black body spectrum at a temperature of 5800k. The black body is the idealized physical model for a body that absorbs all incident electromagnetic radiation regardless of incident frequency and angle. At thermodynamic equilibrium, this black body emits radiation according to Planck's law, and consequently its spectrum is determined by its temperature only: wv (y, T) = n (v) i (y, T) hv (1) /, T) - hv average energy per mode (of vibration) ekT-1 Figure (8b) illustrates the Black body spectrum as a function of temperature The various curves correspond to the law of displacement of Wien, this one gives the distribution of thermal radiation. Thus the maximum wavelength of the emitted radiation energy varies inversely proportional with the temperature, so that there is the relation: IXmax * T = cte The other physical bodies emit the energy radiations which are function of their emissivities E which is a fraction of that of a black body for which e = 1. The solar radiation that reaches the earth has composed of photons whose energy is much higher than the gap band of the semiconductive absorbing layer. This large energy gap is at the origin of efficiency loss of the solar cells, since a large part of these solar (electromagnetic) radiations is converted into heat by the vibration of Lattice, also called Phonon or quantum of vibration energy. . A Lattice or Lattice is a physical model used in the field of condensed matter physics. In this context, atoms of a crystalline structure are formed.

Dans un solide cristallin, pour un mode de vibration de fréquence y, les échanges d'énergies sont discrétisées et s'effectuent par les paquets d'énergie quantifiés par hl/. Les phonons peuvent être décrits dans le cadre de la Mécanique Quantique, par le mouvement vibratoire élémentaire dans lequel un lattice d'atomes ou molécules vibre uniformément en mode normal, c'est-à-dire selon une seule fréquence. Figure (8c) illustre la structure d'un lattice Le défi de l'efficience Ainsi qu'il a été auparavant mentionné, le paramètre caractéristique et principal d'une cellule solaire et en général d'un système photovoltaïque est son efficience. C'est un facteur qui donne la capacité maximale de conversion en courant électrique des radiations solaires ou électromagnétiques incidentes. La théorie des cellules solaires dont nous avons donné les grandes lignes dans les précédentes parties de l'exposé, donne des indications très utiles sur les limitations technologiques de cette efficience et les facteurs qui en sont à l'origine. Nous allons rappeler dans ce qui suit ces divers facteurs de perte de l'efficience : ^ La limite de Shockley-Queisser : calculée par William Shockley et Hans Queisser en 1961 à Shockley Semiconductor, cette limite fait référence au seuil maximum théorique de l'efficience d'une cellule solaire utilisant une jonction p-n au niveau de la couche absorbante. Elle est fixée à 33.7%. C'est le facteur de perte de l'efficience le plus fondamental et important dans le domaine de production de l'énergie solaire.In a crystalline solid, for a vibration mode of frequency y, the exchanges of energies are discretized and are carried out by energy packets quantified by hl /. Phonons can be described in the context of Quantum Mechanics, by the elementary vibratory motion in which a lattice of atoms or molecules vibrates uniformly in normal mode, that is to say according to a single frequency. Figure (8c) illustrates the structure of a lattice The challenge of efficiency As previously mentioned, the characteristic and principal parameter of a solar cell and in general of a photovoltaic system is its efficiency. This is a factor that gives the maximum capacity for converting incident solar or electromagnetic radiation into electrical current. The theory of solar cells, which has been outlined in the preceding parts of the paper, gives very useful indications of the technological limitations of this efficiency and the factors which give rise to it. In the following, we will recall these various factors of loss of efficiency: The Shockley-Queisser limit: calculated by William Shockley and Hans Queisser in 1961 at Shockley Semiconductor, this limit refers to the theoretical maximum threshold of efficiency. a solar cell using a pn junction at the absorbing layer. It is set at 33.7%. This is the most fundamental and important factor of efficiency loss in the field of solar energy production.

Figure (8d) indique la courbe représentative de limite de Shockley-Queisser ^ La limite thermodynamique : ce seuil d'efficience appelée aussi la limite de Carnot est fixée à 86%. Elle est due à l'entropie des photons émis par la surface du soleil. ^ Efficience Quantique : il s'agit de taux de conversion des photons incidents au courant électrique. Ces divers facteurs de perte de l'efficience ont conduit les chercheurs à trouver les moyens d'optimisation pour les rendements des celles solaires. [00125] Le processus de conversion énergétique et la photo génération des porteurs de charges Lorsque les photons d'énergie E = hv, frappent la couche semi-conductrice d'une structure photovoltaïque, les trois phénomènes suivants se produisent : a) les photons de faibles énergies passent à travers de ce dispositif b) Ils sont réfléchis c) Ils sont absorbés Dans ce dernier cas de figure, Les électrons de charge e = 1.6 * 10-19 C, sont arrachés de leurs atomes et se déplacent à l'intérieur de matériel semi-conducteur, laissant vacant une place vide ou trou, on dit que les photons créent un pair d'électrons-trou. Cette transition des électrons de la bande de valence à celle de conduction, s'explique par le fait que l'énergie des radiations solaires est plus grande que la bande gap de la couche semi- conductrice, ce qui suffit largement d'exciter les électrons. La figure (14a) illustre le principe de photo génération dans la bande de valence en fonction de dopage. [[00126] Le spectre solaire, le corps noir et la prise en compte des aspects quantiques : Le spectre fréquentiel solaire fournit une approximation du spectre du corps noir à une température de 5800K. Les radiations solaires qui atteignent la terre ont composées de photons dont l'énergie est bien supérieure à la band de gap de la couche absorbante semi-conductrice. Cette grand écart énergétique est à l'origine de perte d'efficience des cellules solaires, puisqu'une grande partie de ces radiations solaires (électromagnétiques) se convertie en chaleur par la vibration de Lattice, appelée aussi Phonon ou quantum d'énergie de vibration. Dans un solide cristallin, pour un mode de vibration de fréquence donné y, les échanges d'énergies sont discrétisées et s'effectuent par les paquets d'énergie quantité hv.Figure (8d) shows the representative Shockley-Queisser boundary curve. The thermodynamic limit: this efficiency threshold, also called the Carnot limit, is set at 86%. It is due to the entropy of photons emitted by the sun's surface. ^ Quantum Efficiency: this is the rate of conversion of photons incident to the electric current. These various factors of loss of efficiency have led researchers to find ways of optimizing the yields of solar ones. The energy conversion process and the photo generation of the charge carriers When the photons of energy E = hv strike the semiconductor layer of a photovoltaic structure, the following three phenomena occur: a) the photons of low energies pass through this device b) They are reflected c) They are absorbed In the latter case, the electrons charge e = 1.6 * 10-19 C, are torn from their atoms and move inside of semiconductor material, leaving vacant an empty place or hole, it is said that photons create a pair of electron-hole. This transition of electrons from the valence band to that of conduction is explained by the fact that the solar radiation energy is greater than the gap band of the semiconductor layer, which is largely sufficient to excite the electrons. . Figure (14a) illustrates the principle of photo generation in the valence band as a function of doping. [00126] The solar spectrum, the black body and the consideration of quantum aspects: The solar frequency spectrum provides an approximation of the spectrum of the black body at a temperature of 5800K. The solar radiation that reaches the earth has composed of photons whose energy is much higher than the gap band of the semiconductive absorbing layer. This large energy gap is at the origin of efficiency loss of the solar cells, since a large part of these solar (electromagnetic) radiations is converted into heat by the vibration of Lattice, also called Phonon or quantum of vibration energy. . In a crystalline solid, for a mode of vibration of given frequency y, the exchanges of energies are discretized and are carried out by the energy packets quantity hv.

Exemple de QD est donné en figure 14b : La courbe de point quantum de CuInSe2 PVquantum dots (appelé aussi QDs) [00127] Substrats ; nous avons notés que le substrat a une importance majeur dans la réalisation des cellules solaires. Notamment, les cellules solaires Cu (In, Ga) Se2 (CIGS) sur des feuilles d'aluminium offrent l'avantage d'être souple, léger et, en raison du substrat à faible coût, pouvant être utilisé pour plusieurs applications, notamment dans les bâtiments, où l'aluminium est déjà couramment utilisée. Il ya des rapports de cellules solaires a-Si sur la feuille d'aluminium, mais le développement des cellules solaires CIGS sur Alu feuilles n'ont pas été signalés. Nous avons développé CIGS cellules solaires sur des échantillons revêtus Alu- fleuret. Lors de l'utilisation Alu comme substrat, des couches de CIGS des propriétés structurales et optoélectroniques appropriés doivent être cultivées à basse (< 450 ° C) des températures de dépôt, en raison de la différence dans le thermo physiques propriétés des couches et des substrats. Nous avons grandi couches de CIGS par évaporation du Cu élémentaire, In, Ga et Se à des températures différentes de substrat et étudié les propriétés de ces couches de CIGS par différentes méthodes. La propriété photovoltaïque des cellules solaires de petites régions sont caractérisées par IV et Les mesures de rendement quantique. Un rendement de 6,6% a été atteint, qui est la plus grande efficacité rapportée à ce jour pour les cellules solaires CIGS sur Alu foils. Nous avons également observé que certains Alu à partir de la feuille se dissout pendant Chemical Déposition de bain (CBD) de la CDS. La présence d'Alu dans le bain semble, dans un certain cas, être bénéfique pour les propriétés électriques des cellules solaires CIGS. Plus fine et plus homogène CDS- couches sont obtenues. recul élastique Analyse de détection ( ADER ) et les mesures SIIVIS ont montré incorporation de Alu dans les CdS (D. Brémaud , D. Rudmann , M. Kaelin , G. Bilger , H. Zogg , AN Tiwari , " flexible et léger Cu (In, Ga) Se2 cellules solaires sur des feuilles d'aluminium », Actes du 20ème européen Photovoltaic Solar Energy Conference , Barcelone , p. 152-155 , 2005.). Tableau 2 A titre d'exemple, l'application présente ci-après la Propriétés de cellules Solaires CIGS sur SS substrats avec ou sans barrières de diffusion ZnO. Eff (%) Voc (V) Jsc (mA/cm2) FF(%) Without ZnO 6.63 0.46 28.68 0.51 With Zn0(1mm) 9.94 0.51 31.76 0.61 With ZnO(2mm) 10.0 40.5 131.80 0.62 With ZnO(3mm) 10.0 40.5 031.16 0.64 L'incorporation de Na peut se traduire par une amélioration de l'efficacité et de la fiabilité des cellules solaires CIGS. Ainsi, de nouvelles améliorations dans la performance des cellules sont attendues par incorporation de Potassium (K) et de Sodium (Na). 45 [00128] Passivation de surface arrière de film à couche mince CIGS à l'aide des contacts ponctuels de taille nanométrique. Record de l'efficacité des cellules solaires du monde pour film mince et le silicium (Si) les cellules solaires sont respectivement de 19,6 % et 25,0%, où les meilleurs technologies de films à couche minces les plus performantes sont 50 basées sur les couches absorbante CIGS. Il convient de dire qu'une grande partie de cet écart du record du monde dans la cellule entre la technologie Si et CIGS sur l'efficacité de cette dernière découle directement de leur différence de complexité de la conception de la cellule. 40 Dans l'industrie du photovoltaïque à base de silicium Si, on utilise une passivation plus avancé de l'émetteur et de l'arrière de la cellule (appelé PERC) ou l'émetteur pacifié diffusé à l'arrière localement (appelé PERL) et des cellules analogiques sont introduites et mises en place pour atteindre des rendements élevés avec des wafers plus fins. Les meilleurs résultats sont obtenue par l'utilisation de - couches de passivation surface à l'avant et à l'arrière, - et localement - des contacts ponctuels diffusés à l'arrière.Example of QD is given in Figure 14b: The Quantum Point Curve of CuInSe2 PVquantum dots (also called QDs) [00127] Substrates; we noted that the substrate has a major importance in the realization of solar cells. In particular, Cu (In, Ga) Se2 (CIGS) solar cells on aluminum foils offer the advantage of being flexible, light and, because of the low cost substrate, which can be used for several applications, especially in buildings, where aluminum is already commonly used. There are reports of a-Si solar cells on aluminum foil, but the development of CIGS solar cells on Alu leaves have not been reported. We developed CIGS solar cells on Alu-foil coated samples. When using Alu as a substrate, CIGS layers of suitable structural and optoelectronic properties must be grown at low (<450 ° C) deposition temperatures, due to the difference in the thermo physical properties of the layers and substrates . We have grown layers of CIGS by evaporation of elemental Cu, In, Ga and Se at different substrate temperatures and studied the properties of these CIGS layers by different methods. The photovoltaic property of solar cells in small regions are characterized by IV and quantum efficiency measurements. A yield of 6.6% was achieved, which is the highest efficiency reported to date for CIGS solar cells on Alu foils. We also observed that some Alu from the sheet dissolves during Chemical Bath Deposition (CBD) of the CDS. The presence of Alu in the bath appears, in one case, to be beneficial for the electrical properties of CIGS solar cells. Thinner and more homogeneous CDS-layers are obtained. Elastic Recoil Detection Analysis (ADER) and SIIVIS measurements have shown incorporation of Alu into CdS (D. Brémaud, D. Rudmann, M. Kaelin, G. Bilger, H. Zogg, Tiwari AN, flexible and light Cu ( In, Ga) Se2 solar cells on aluminum sheets ", Proceedings of the 20th European Photovoltaic Solar Energy Conference, Barcelona, pp. 152-155, 2005.) Table 2 For example, the application presented here after CIGS Solar cell properties on SS substrates with or without ZnO scattering barriers Eff (%) Voc (V) Jsc (mA / cm2) FF (%) Without ZnO 6.63 0.46 28.68 0.51 With Zn0 (1mm) 9.94 0.51 31.76 0.61 With ZnO (2mm) 10.0 40.5 131.80 0.62 With ZnO (3mm) 10.0 40.5 031.16 0.64 The incorporation of Na can result in an improvement in the efficiency and reliability of CIGS solar cells. Cell performance is expected by incorporation of Potassium (K) and Sodium (Na) 45 [00128] Passivation CIGS thin film backing surface using nanoscale point contacts. World solar cell efficiency record for thin film and silicon (Si) solar cells are respectively 19.6% and 25.0%, where the best thin film technologies perform best are 50 based on the CIGS absorbent layers. It should be said that much of this gap in the world record in the cell between the Si and CIGS technology on the efficiency of the latter stems directly from their difference in complexity of the design of the cell. 40 In the silicon-based photovoltaic industry Si, a more advanced passivation of the transmitter and the back of the cell (called PERC) or the locally distributed pacified transmitter (called PERL) is used. and analog cells are introduced and put in place to achieve high yields with finer wafers. The best results are obtained by the use of - passivation layers on the front and back, - and locally - spot contacts scattered on the back.

L'arrière de ces conceptions avancées cellulaires de Si est amélioré par une combinaison d'une série suffisante de passivation de surface arrière et des contacts ponctuels locaux de taille de micron.The back of these Si Cell Advanced designs is enhanced by a combination of a sufficient back surface passivation series and local micron sized spot contacts.

Figure 15 représente une illustration du chemin parcouru par la lumière dans une couche de passivation arrière (passivation diélectrique arrière avec SiO2, Al2 03/ SiNx et low-n) servant de réflecteur interne dans une cellule solaire haut rendement faisant l'objet de la présente invention. [00129] Comme décrit en section [00124], selon la théorie de physique sous- jacente. Le spectre solaire, le corps noir et la prise en compte des aspects quantiques nous conduit à regarder de plus près le spectre fréquentiel solaire fournissant une approximation du spectre du corps noir à une température de 5800K. Les autres corps physiques émettent les radiations d'énergie qui sont fonction de leurs émissivités E qui est une fraction de celle d'un corps noir pour lequel e=1. [00130] Principe de l'éponge (Adsorption) L'adsorption est le phénomène par lequel un solide retient des molécules à sa surface. Stocker l'hydrogène sous forme solide repose ainsi sur la capacité de certains matériaux à adsorber le dihydrogène sur eux-mêmes. Des multiples variantes sont actuellement en développement pour permettre un moyen de stockage de l'énergie par l'hydrogène Seuls les hydrures formant des liaisons métalliques agissent ainsi, en véritable « éponge à hydrogène ». Parmi eux, l'hydrure de magnésium (de formule MgH2) réduit en très fine poudre est le plus intéressant à utiliser grâce à son importante capacité de stockage, mais aussi et surtout à sa rapidité de restitution au besoin du gaz. Issu d'un minerai disponible en grande quantité un peu partout sur la planète, l'hydrure de magnésium qui se trouverait sous forme d'une poudre blanche dans les réservoirs, est léger, stable, recyclable, et sans impact sur la planète à son utilisation. La réaction est exothermique qui produit un dégagement de chaleur à l'adsorption de l'hydrogène. A l'inverse, la désorption, par laquelle le gaz est libéré, est endothermique, nécessitant l'apport externe de chaleur pour atteindre les 300°C nécessaires à l'opération.FIG. 15 represents an illustration of the path traveled by the light in a rear passivation layer (rear dielectric passivation with SiO 2, Al 2 O 3 / SiN x and low-n) serving as an internal reflector in a high efficiency solar cell which is the subject of the present invention. invention. As described in section [00124], according to the underlying theory of physics. The solar spectrum, the black body and the taking into account of the quantum aspects leads us to look more closely at the solar frequency spectrum providing an approximation of the spectrum of the black body at a temperature of 5800K. The other physical bodies emit radiations of energy which are a function of their emissivities E which is a fraction of that of a black body for which e = 1. [00130] Principle of the sponge (Adsorption) Adsorption is the phenomenon by which a solid retains molecules on its surface. Storing hydrogen in solid form thus relies on the ability of certain materials to adsorb the hydrogen on themselves. Multiple variants are currently being developed to allow a means of storage of energy by hydrogen Only hydrides forming metal bonds thus act as a true "hydrogen sponge". Among them, magnesium hydride (formula MgH2) reduced in very fine powder is the most interesting to use because of its large storage capacity, but also and especially its speed of return to the need of gas. Magnesium hydride, which comes in the form of a white powder in tanks, is light in weight, stable, recyclable and has no impact on the planet. use. The reaction is exothermic which produces heat release on hydrogen adsorption. Conversely, the desorption, by which the gas is released, is endothermic, requiring external heat input to reach the 300 ° C required for the operation.

Voilà pourquoi on privilégiera ici l'utilisation de l'hydrogène dans un moteur à explosion dont la chaleur de fonctionnement profitera à la désorption. Cette méthode permettrait de s'affranchir des principaux inconvénients rencontrés lors de la compression ou de la liquéfaction du gaz. Mais il faudra encore attendre longtemps avant de la voir se généraliser. D'autres techniques sont toujours envisagées pour stocker l'hydrogène sous forme solide, nécessitant, aussi et encore, de relativement longues recherches. Tableau 3 est un tableau comparatif des solutions de stockage de H2 Stockage de l'hydrogène par Etat Avantages Inconvénients Compression Forme gazeuse La plus utilisée, Bien maîtrisée- La moins coûteuse à ce jour Pression pas assez importante pour stocker de grands volumes - Risque d'explosion si trop grande pression Liquéfaction Forme liquide Bien maîtrisée - Stocke de plus grands volumes Contraintes mécaniques importantes car risques de fuite - Energie dépensée importante Adsorption Forme solide Plus sécurisant, Capacité de stockage modulable En cours de recherche - Complexe et cher A côté du stockage sous forme solide sur d'autres matériaux, on peut aussi contenir l'hydrogène par compression ou à l'état liquide. De manière synthétique, les avantages et les inconvénients du stockage de l'hydrogène selon son état en Tableau 3. L'inventeur propose d'utiliser la libération de l'hydrogène par désorption dans un système à base adsorption d'hydrogène pour palier au constant de temps lors des appels de courant comme décrit dans le brevet d'application ROUSTAEI et al, BOPI 2 931 844, DDB 08 03019, déposé le, 02/06/2008, et intégré dans la présente application de demande de brevet dans sa globalité par référencement. AVANTAGES DE L'INVENTION Les principaux avantages remarquables de la présente invention sont : 1) Apporter une solution industrielle au stockage des énergies renouvelables intermittentes en traitant un maximum de surface avec une architecture capacitaire optimisée et une amélioration considérable dans les rendements énergétiques, par augmentation simultanée de surface traitée et diminution des coûts de la solution finale. 2) Diminution de la durée du cycle et temps de dépôt par surface traité. 3) Une grande pluralité de traitements des bobines par dépôt simultané de plusieurs couches. 4) Un avantage majeur de la présente invention est son transfert ou juxtaposition à une cellule ou panneau solaire de technologies différentes du type siliciums mono ou poly cristallins ou films couches minces sur substrats divers 5) Un autre avantage de la présente invention est le lissage ou stockage de l'énergie 6) Un autre avantage de la présente invention est sa mise en oeuvre dans des applications à stockage important de d'énergie dans le cadre des fermes solaire. 7) Un autre avantage de la présente invention est sa mise en oeuvre dans des applications capteurs notamment autonomes embarqué qui communique sans file dans des conditions industrielle et climatique difficile 8) Un autre avantage de la présente invention est sa mise en oeuvre dans des applications de voirie solaires 9) Un autre avantage de la présente invention est sa mise en oeuvre dans des applications de routes intelligentes et autoroutes solaires 10) Un autre avantage de la présente invention est sa mise en oeuvre dans des applications de signalisation avec capteurs intelligentes 11) Un autre avantage de la présente invention est sa mise en oeuvre dans des applications de routes de stockage et de transport de l'énergie façonnable et découpables 12) Un autre avantage de la présente invention est sa faciliter à entretenir et à réparer par remplacement des segments défectueux 13) Un autre avantage de la présente invention est sa mise en oeuvre dans des applications de cités intelligentes (smart city) 14) Un autre avantage majeur de la présente invention est le Dépôt simultané de différents matériaux et cela par le paramétrage individuel des buses d'arrivées des gaz précurseurs et réactant (rendu possible par faible gap / distances entre les têtes et le substrat). 15) Autre avantage de la présente invention est l'augmentation du rendement énergétique des cellules par la structuration de la molécule lors de construction par dépôt moléculaire successifs organique et inorganique. 16) Autre avantage de la présente invention est la Diminution de temps de Préparation et/ou le prétraitement du support ou du substrat. 17) Un des avantages économiques prépondérants de l'invention est l'utilisation de matériaux de grande disponibilité et peu cher. 18) Autre avantage de la présente invention est Une production en flux tendu sous forme de « rouleaux à rouleaux », à grande capacité de sortie avec des processus en batch (séquentiellement programmée). 19) Autre avantage de la présente invention est Une diminution des manipulations du substrat et des bobines. 20) Autre avantage de la présente invention est de disposer d'Un étage de stockage intégré au support de la cellule solaire offrant une possibilité de production de l'électricité instantanément pour palier à la nature intermittente de lié à la réaction de l'électrolyseur nanotique au passage des nuages ou manque d'ensoleillement ou encore jour/nuit servant de l'étage tampon de stockage d'électricité. 21) Autre avantage de la présente invention est l'Utilisation de la superficie entière de la cellule solaire pour un stockage de l'électricité intégré au substrat offrant une autonomie en consommation de l'énergie produite par la cellule elle-même à la demande de l'utilisateur 22) Un des avantages de la présente invention est que selon le domaine d'application, les cellules solaires peuvent être fabriquées sur des films souples en matière plastique ou sur des substrats de verre rigides. L'invention offre une pleine imprimabilité des cellules solaires, et la suppression du recours à l'oxyde d'indium-étain (ITO) en tant que matériau d'électrode. Dans le cas de cellules avec des substrats flexibles, les inventeurs utilisent à la place de l'ITO des films conducteurs transparents. Pour celles avec des substrats en verre, ils utilisent un dépôt d'électrodes transparentes à base de microstructures métalliques et de couches tampons conductrices. En outre, les inventeurs se consacrent à l'étude de cellules solaires et de mini-modules semi- transparents et très efficaces à base de semi-conducteurs organiques. 23) Grande capacité de l'outil de production des cellules photovoltaïques et/ou organique en couches minces et/ou ETA ainsi que des Diode électroluminescente organique (OLED ou d'une manière générale du film en couches minces sur substrat sous forme des films flexibles ou rigides. 24) Adaptabilité de l'innovation à des substrats autres qu'en forme de bobine ou flexible (par exemple des substrats rigides sous forme de plaques rectangulaires ou carrée). 25) Un autre avantage de la présente invention est une pluralité des traitements des bobines en parallèle. 26) Autre avantage de la présente invention est la possibilité de hybridation des process sur la même ligne de production et en même temps (à la fois) sur un substrat mobile en en mouvement. 27) Autre avantage de la présente invention est le traitement parallèle d'une ou de plusieurs bobine du film flexible, apportant une diminution considérable de manipulations lors de réalisation capacitaires des bobines des cellules photovoltaïques ou des bobines de film pour la production d'écrans OLED lors des processus de fabrication. 28) Autre avantage de la présente invention est la Construction atomique des molécules complexes ainsi que les cellules hybrides d'oxyde de titane poreux (TiOx) greffées par des atomes de cuivre, d'Indium et du sélénium (CIS) , avec une stoechiométrie des matériaux et une disposition dans l'espace que seule la présente invention peut y parvenir à grand échelle. 29) Autre avantage de la présente invention est la Construction moléculaire des couches MLD a. Hybridation des couches interfaces b. Modélisation des textures nanotiques c. Croissance des interfaces inter-couches 30) Un autre avantage de la présente invention est l'Optimisation de réalisation des cellules tandems par réalisation des couches intercalaires sous forme de film transparent 31) Autre avantage de la présente invention est l'utilisation des couches Convertisseurs de rayonnements invisibles 32) Autre avantage de la présente invention est l'utilisation des couches Convertisseur de chaleur par la mise en oeuvre des piézonano-éléments 33) Un autre avantage de la présente invention est le Stockage de l'énergie intégré au substrat (appelé aussi à bord) de la cellule 34) Un autre avantage de la présente invention est naturellement l'utilisation notamment la technique d'hybridation pour augmenter très sensiblement les rendements solaires par : a. ALD et sALD de déposition atomique pour la construction des molécules selon une ingénierie en 3D par : b. Augmentation de bande gap, voire son doublement et adresser le cas des quasi-particules notamment palier aux phénomènes des « paquets de vibration » des phonons. c. Augmentation de Point Quantum 35) Un autre avantage de la présente invention est naturellement l'utilisation MLD pour permettre la réalisation : a. Couches organiques et inorganique sur le même substrat b. Croissance des structures et textures complexes de capture et de piège photons c. Réalisation des interfaces entre couches bas-coûts (low-cost) d. Conception des couches Intercalaires pour la croissance épitaxiale de couches minces de semi-conducteurs 36) Un autre avantage de la présente invention est l'Utilisation de MLD en couche interface Piézonanofils (or Piézonanotubes) 37) Un autre avantage de la présente invention est l'Utilisation de MLD en couche interface nanotubes cristaux liquides 38) Un autre avantage de la présente invention est le Stockage intégré au substrat par : a. Utilisation des nano titanate pour augmenter la durée de vie avec MLD en couche mince sur substrat de cellule solaire b. Utilisation des électrolyte-semi gel en impression pour batteries intégrées aux substrats c. Utilisation de MLD en interface couches stockage D'un façon générale, l'avantage de la présente invention est d'apporter une solution industrielle en traitant un maximum de surface avec une architecture volumétrique 3D (par exemple en spirale) et optimisée dans les temps de cycle de traitement, augmentant les surfaces des substrats à traiter dans une forme spirale particulière, en disposant les sources de chauffe au plus prés des substrats à traiter d'une part, Et en diminuant les volumes des gaz dans les chambres de réaction, d'autre part. [00131] La démarche avantageuse de la conception de la présente invention Cette disposition particulière de traitement par la technique ALD ou sALD (spatial half reaction) présente l'avantage de traiter de grandes surfaces en un temps réduit. Cette performance est rendu possible par l'architecture même du dispositif (forme /disposition des sources de chauffe et des buses d'arrivée des gaz précurseurs, réactants et leur purge).This is why we will privilege the use of hydrogen in a combustion engine whose operating heat will benefit the desorption. This method would make it possible to overcome the main disadvantages encountered during compression or liquefaction of the gas. But it will be necessary to wait a long time before seeing it generalize. Other techniques are still envisaged for storing hydrogen in solid form, requiring, again and again, relatively long research. Table 3 is a comparative table of H2 storage solutions Storage of hydrogen by state Advantages Disadvantages Compression Gas form The most used, Well controlled - The least expensive to date Pressure not large enough to store large volumes - Risk of explosion if too much pressure Liquefaction Liquid form Well controlled - Stores larger volumes Large mechanical constraints because of risks of leakage - High energy expended Adsorption Solid form More secure, Flexible storage capacity Under research - Complex and expensive Next to storage under solid form on other materials, it can also contain hydrogen by compression or in the liquid state. In a synthetic way, the advantages and the disadvantages of the storage of the hydrogen according to its state in Table 3. The inventor proposes to use the liberation of hydrogen by desorption in a system based on adsorption of hydrogen to pay the constant of time during current calls as described in the patent application ROUSTAEI et al, BOPI 2 931 844, DDB 08 03019, filed on, 02/06/2008, and integrated in the present application of patent application in its entirety by referencing. ADVANTAGES OF THE INVENTION The main remarkable advantages of the present invention are: 1) Provide an industrial solution to the storage of intermittent renewable energies by treating a maximum area with an optimized capacity architecture and a considerable improvement in energy yields, by simultaneous increase of treated surface and cost reduction of the final solution. 2) Decrease in cycle time and deposition time per treated area. 3) A large plurality of reel treatments by simultaneous deposition of several layers. 4) A major advantage of the present invention is its transfer or juxtaposition to a solar cell or panel of different technologies of the type mono or poly crystalline siliciums or thin film films on various substrates 5) Another advantage of the present invention is the smoothing or Another advantage of the present invention is its implementation in applications with a large energy storage in the context of solar farms. 7) Another advantage of the present invention is its implementation in particularly autonomous on-board sensor applications which communicate without a line under difficult industrial and climatic conditions. Another advantage of the present invention is its implementation in applications of Another advantage of the present invention is its implementation in applications of intelligent roads and solar highways. Another advantage of the present invention is its implementation in signaling applications with intelligent sensors. Another advantage of the present invention is its implementation in shapeable and cutable energy storage and transport routes 12) Another advantage of the present invention is that it is easier to maintain and repair by replacing the defective segments. Another advantage of the present invention is its implementation in applications of smart cities (smart city) 14) Another major advantage of the present invention is the simultaneous deposition of different materials and this by the individual parameterization of the arrival nozzles of the precursor and reactant gases (made possible by small gap / distances between the heads and the substrate). Another advantage of the present invention is the increase in energy efficiency of cells by the structuring of the molecule during construction by successive molecular organic and inorganic deposition. Another advantage of the present invention is the reduction in preparation time and / or pretreatment of the support or substrate. 17) One of the major economic advantages of the invention is the use of high availability materials and inexpensive. Another advantage of the present invention is just-in-flow production in the form of "rollers" with high output capacity with batch processes (sequentially programmed). Another advantage of the present invention is a reduction in handling of the substrate and coils. Another advantage of the present invention is to have a storage stage integrated in the support of the solar cell providing a possibility of producing electricity instantly to overcome the intermittent nature of the reaction related to the nanolytic electrolyzer. the passage of clouds or lack of sunshine or day / night serving as the storage buffer of electricity. 21) Another advantage of the present invention is the use of the entire surface of the solar cell for a storage of electricity integrated into the substrate providing autonomy in consumption of the energy produced by the cell itself at the request of One of the advantages of the present invention is that depending on the field of application, the solar cells can be made on flexible plastic films or on rigid glass substrates. The invention provides full printability of solar cells, and the removal of the use of indium tin oxide (ITO) as the electrode material. In the case of cells with flexible substrates, the inventors use transparent conductive films in place of the ITO. For those with glass substrates, they use a deposit of transparent electrodes based on metal microstructures and conductive buffer layers. In addition, the inventors are devoted to the study of solar cells and mini-modules semitransparent and highly efficient based on organic semiconductors. 23) Large capacity of the production tool for photovoltaic and / or organic thin film and / or ETA cells as well as organic light-emitting diode (OLED or generally thin film on substrate in the form of flexible films or rigid 24) Adaptability of the innovation to non-coil or flexible substrates (eg rigid substrates in the form of rectangular or square plates). Another advantage of the present invention is a plurality of parallel coil processing. Another advantage of the present invention is the possibility of hybridization of the processes on the same production line and at the same time (both) on a mobile substrate in motion. Another advantage of the present invention is the parallel processing of one or more coils of the flexible film, bringing about a considerable reduction in handling when capacitating the coils of photovoltaic cells or film coils for the production of OLED screens. during manufacturing processes. Another advantage of the present invention is the Atomic Construction of complex molecules as well as the hybrid cells of porous titanium oxide (TiOx) grafted with copper, indium and selenium (CIS) atoms, with a stoichiometry of materials and a spatial arrangement that only the present invention can achieve on a large scale. Another advantage of the present invention is the molecular construction of MLD layers a. Hybridization of the interface layers b. Modeling of nanotic textures c. Another advantage of the present invention is the optimization of realization of the tandem cells by making the interlayer layers in the form of a transparent film 31. Another advantage of the present invention is the use of the converters layers. Another advantage of the present invention is the use of heat transfer layers by the use of piezo-elements 33) Another advantage of the present invention is the storage of the energy integrated in the substrate (also called Another advantage of the present invention is, of course, the use of the hybridization technique to increase the solar yields very substantially by: a. ALD and sALD atomic deposition for the construction of molecules according to 3D engineering by: b. Increasing the gap band, or even doubling it, and addressing the case of quasiparticles, especially the so-called "vibration packets" of phonons. c. Another advantage of the present invention is of course the use of MLD to enable the realization of: a. Organic and inorganic layers on the same substrate b. Growth of structures and complex textures of capture and trap photons c. Realization of interfaces between low-cost layers (low-cost) d. [0009] Another advantage of the present invention is the use of MLD in the interface layer. Piezonanilils (Gold Piezonotubes) 37) Another advantage of the present invention is the use of MLD in the interface layer. Another advantage of the present invention is storage integrated in the substrate by: a. Use of nano titanate to increase the lifetime with MLD in thin layer on solar cell substrate b. Use of electrolyte-semi gel printing for batteries integrated into substrates c. Use of MLD in storage layer interface In general, the advantage of the present invention is to provide an industrial solution by treating a maximum area with a 3D volumetric architecture (for example spiral) and optimized in the times of treatment cycle, increasing the surfaces of the substrates to be treated in a particular spiral form, by arranging the heating sources as close to the substrates to be treated on the one hand, and by reducing the volumes of the gases in the reaction chambers, somewhere else. [00131] The advantageous approach of the design of the present invention This particular arrangement of treatment by the ALD technique or sALD (spatial half reaction) has the advantage of treating large areas in a reduced time. This performance is made possible by the very architecture of the device (shape / layout of the heating sources and arrival nozzles of precursor gases, reactants and their purge).

Nous résumons ci-après les différentes étapes mise en oeuvre dans le processus de conception et de fabrication propre à la présente invention : A) Le processus cible : le développement d'un système (un ensemble) de solutions à base de sélénium qui contient des précurseurs pour la formation de CIGS avec s-ALD afin de produire rapidement des cellules à haute performance / large surface. ^ La particularité et la force de la présente invention résident dans ses processus s-ALD, grâce à ce type de processus la production des cellules solaires à couches minces est optimisée notamment en termes d'efficience et du temps de fabrication : i. 16% d'efficience ii. Une durée de 20 minutes pour un cycle complet de fabrication, produisant une densité de puissance maximale de 150Wc M-2 (en Wc I11-2 : Watt-crête par mètre carré). B) Un résumé de processus : le dépôt d'une couche absorbante allant jusqu'à 100nm sur un film PETS avec une uniformité excellente ainsi qu'une vitesse de fabrication de plus de 100nm/min dans le processus R2R s-ALD6 inventé et conçu par la présente invention. C) Capacité de production en output : les ordres de grandeur : I. 500kW/ jour, avec les résultats des tests validés suivants : II. 600rpm7 et 100nm d'épaisseur d'A/203 en 60sec. D) Une séparation spatiale dans le processus : le concept d'ALD de la présente invention est basé sur la séparation spatiale des demi-réactions : ^ le réacteur est doté des zones séparées qui exposent les précurseurs un par un sur le substrat qui se situe sous le réacteur. - un dispositif de palier à gaz entre ces deux zones élimine la diffusion croisée des gaz, par conséquent les étapes de purge sont nécessaires. ^ l'échelle temporelle pour une demi-réaction est de l'ordre de 10ms, cela permet des dépôts à taux très élevés pour une meilleure qualité des films ALD Polyethylene terephthalate : Poly téréphtalate d'éthylène : Cio H8 04 6 Roll to Roll Spatial-ALD 7 Révolution ou tour par minute : 1/60 Hz E) l'interface cinétique transitionnelle : un projet sous le nom de : R2R sALDTF/CIGS suit son cours de progression avec les résultats prometteurs et satisfaisants dans la procédure de validation et d'obtention des Brevets F) la variation de la couche tampon d'ALD est contenue par la couche tampon ZnO.We summarize below the different steps implemented in the design and manufacturing process specific to the present invention: A) The target process: the development of a system (a set) of selenium-based solutions which contains precursors for the formation of CIGS with s-ALD in order to rapidly produce high performance / wide surface cells. The particularity and strength of the present invention lies in its s-ALD processes, thanks to this type of process the production of thin-film solar cells is optimized in particular in terms of efficiency and manufacturing time: i. 16% efficiency ii. A 20-minute duration for a complete manufacturing cycle, producing a maximum power density of 150Wc M-2 (in Wc I11-2: Watt-peak per square meter). B) A process summary: the deposition of an absorbent layer up to 100nm on a PETS film with excellent uniformity as well as a manufacturing speed of more than 100nm / min in the process R2R s-ALD6 invented and designed by the present invention. C) Production capacity in output: orders of magnitude: I. 500kW / day, with the results of the following validated tests: II. 600rpm7 and 100nm thick A / 203 in 60sec. D) Spatial separation in the process: The ALD concept of the present invention is based on the spatial separation of the half-reactions: the reactor is provided with separate zones which expose the precursors one by one on the substrate which is located under the reactor. a gas bearing device between these two zones eliminates the cross-diffusion of the gases, therefore the purge steps are necessary. The time scale for a half-reaction is of the order of 10 ms, this allows very high level deposits for a better quality of ALD films. Polyethylene terephthalate: Polyethylene terephthalate: Cio H8 04 6 Roll to Roll Spatial -ALD 7 Revolution or round-by-minute: 1/60 Hz E) Transitional kinetic interface: a project under the name: R2R sALDTF / CIGS is progressing with promising and satisfying results in the validation and validation process. F) the variation of the ALD buffer layer is contained by the ZnO buffer layer.

Les diverses épaisseurs de cette composante ont été déposés par le processus ALD sur des substrats similaires comme TCO/PS. G) A titre d'exemple, nous pouvons noter quelques absorbantes cibles : / CIGS 1000nm / CZTS 500nm / ZnO/CdSe 80/150nm / ZnO/TiO2 [00132] Résumées de quelques applications les plus courantes du processus ALD dans lequel nous avons indiqué les composantes chimiques utilisées : 1) Les oxydes : A1203, TiO2, Sn02, ZnO, Hf02 a. Couche anticorrosion (nano laminâtes) b. Barrières de diffusion c. Capteurs des gaz d. Circuits intégrés e. Films à couches minces : Optique 2) Les métaux : Cu, Ru, Ir, Pt a. Conducteurs électriques b. la métallisation utilisée dans l'industrie des circuits intégrés c. Couches d'adhésion et de nucléation 3) Le nitrite des métaux : TiN, NbN, AlTilV, TaN et TiAlN a. Barrières de diffusion b. Supraconducteurs c. Matériels biomédicaux [00133] Le défi technologique d'aujourd'hui dans le domaine des énergies renouvelables est d'optimiser les processus de la conception et de la fabrication des modules photovoltaïques afin d'augmenter leur efficience.The various thicknesses of this component have been deposited by the ALD process on similar substrates like TCO / PS. G) By way of example, we can note some target absorbents: / CIGS 1000nm / CZTS 500nm / ZnO / CdSe 80 / 150nm / ZnO / TiO2 Summaries of some of the most common applications of the ALD process in which we have indicated the chemical components used: 1) Oxides: Al 2 O 3, TiO 2, SnO 2, ZnO, HfO 2 a. Anticorrosion layer (nano laminates) b. Diffusion barriers c. Gas sensors d. Integrated circuits e. Thin films: Optics 2) Metals: Cu, Ru, Ir, Pt a. Electric conductors b. metallization used in the integrated circuit industry c. Adhesion and nucleation layers 3) Nitrite of metals: TiN, NbN, AlTilV, TaN and TiAlN a. Diffusion barriers b. Superconductors c. Biomedical Materials [00133] Today's technological challenge in the field of renewable energies is to optimize the processes of the design and manufacture of photovoltaic modules in order to increase their efficiency.

Les principales avantages techniques et méthodologies de fabrication des films photovoltaïques à couches minces ou TFPV de la présente invention sont : ^ la technologie de rupture nano s-ALD et CIGS associée au processus R2R. ^ utilisation de la technique de dépôt par la couche atomique ALD (Atomic Layer Deposition) beaucoup plus avantageuse que les autres techniques de dépôt comme CVD. ^ la réalisation de la couche absorbante par les précurseurs CIGS. ^ l'ingénierie de la structure de la cellule CIGS avec le contrôle de la croissance de la molécule lors de sa formation. L'uniformité et la qualité sont des facteurs considérés très favorables par l'inventeur pour une cellule solaire hautement efficace et économique. [00134] Un des avantages de la présente invention est sa mise en oeuvre sur les cellules solaires hybrides et bifaces. En effet ; le convertisseur (convertisseur élévateur) parvient à utiliser la lumière infrarouge lorsque les rayons du soleil arrivent sur la cellule. Celle-ci absorbe la lumière visible et le proche infrarouge. La majorité de la composante infrarouge n'est cependant pas absorbée et passe à travers la cellule. Sur la face arrière, cette composante arrive sur le convertisseur à grande puissance (convertisseur élévateur) - essentiellement une poudre microcristalline de fluorure de sodium et d'yttrium intégré/enchâssée dans un polymère. Lorsque la lumière arrive sur ce convertisseur, cela excite les ions erbium et les placent dans un état d'énergie supérieur. Le retour à des niveaux d'énergie inférieurs s'accompagne d'émission de lumière, que la cellule solaire est capable de "voir" et d'utiliser. Un des avantage de la présente invention est la création des films souple transparent permettant une utilisation dans le vitrage, sur surface décorées, véhicules, appareils, matériaux et équipements divers et varié. Pour utiliser un tel convertisseur (élévateur) à grande puissance, nous avons dû optimiser les cellules solaires. Celles-ci sont généralement vaporisées sur la face arrière avec du métal de sorte que le courant peut sortir des cellules solaires - aucune lumière ne peut donc passer à travers. Dans notre cas, une partie de l'yttrium a été remplacée par l'élément erbium optiquement actif, qui est, in fine, responsable de la conversion. Nous avons aussi utilisé un substrat transparent et revêtu les cellules solaires avec des grilles métalliques sur les deux faces, afin que la lumière infrarouge passe à travers la cellule solaire. [00135] Amélioration de rendement par Convertisseurs élévateurs ou Up Convertors . A propos de convertisseur élévateur (up-conversion) des cellules solaires, nous devons citer l'exemple des matériaux qui pourraient être utilisés pour le processus de conversion élévateur. Le meilleur résultat obtenu à ce jour est une amélioration de 20% de rendement quantique d'un processus de conversion pour un éclairage de 5 W/cm2 à 50% de l'intensité du soleil a été confirmé par l'inventeur. Cette amélioration sous-entend bien sûr que si la transmittance de la couche absorbante est suffisante pour les convertisseurs élévateurs des particules de lumière de réagir. Notons cependant que les convertisseurs élévateurs à grande puissance pourraient permettre théoriquement environ 30% de la lumière du soleil qu'elles reçoivent en électricité avec un potentiel maximal de cette part à 40%. [00136] Amélioration de rendement par l'absorption de la lumière (Plasmonique). Il s'agit de la diffusion à des nanoparticules métalliques à l'avant de la cellule solaire résultant une augmentation de longueur du trajet efficace trajet effectif de la lumière). Figures 16a, 16b, 16c, 16d et 16e représentent respectivement ; (16a) une illustration schématisée de l'amélioration de l'absorption de la lumière (Plasmonique) et (16b) une illustration du Séparation des particules d'Ag de semi-conducteur par mince couche de passivation (par exemple A1203) améliore la performance électrique. a) Nanoparticules métalliques noyées dans semiconducteurs excitation des transporteurs du champ proche b) Ondulé surface arrière du semiconducteur /métal Augmentation de longueur du trajet effective de la lumière plus efficace c) Séparation des particules d'Ag de semi-conducteur par mince couche de passivation (par exemple Al2 03) améliore la performance électrique de la cellule [00137] Amélioration de rendement par cellules bifaces. En outre, la lumière peut être ainsi utilisée depuis les deux faces ; on parle alors d'une cellule biface", qui peuvent être utilisé dans les films transparents solaires à haut rendement. L'avant et l'arrière de la cellule solaire ont été équipés de revêtements anti-réfléchissants spéciaux. Ceux-ci permettent une réduction de la réflexion de la lumière et assurent que la cellule absorbe autant de lumière possible. Nous avons également optimisé les couches antireflets, de l'arrière de la cellule solaire. Cela augmente l'efficacité des modules et leur production d'énergie. Il y a deux techniques de double face comme indiqué dans les figures 1 la à 11c. La figure lld donne un exemple de rendement additionnel comparé à une cellule simple face. - Rendement de cellule face au soleil 18.5% > Rendement de cellule dos au soleil 5% ^ Rendement total : 23.5% - Puissance de cellule face au soleil 250W - Puissance de cellule dos au soleil 50W ^ Puissance Totale de la cellule : 300W L'invention apporte un rendement additionnel issu de conversion de radiation thermique reçue par la cellule d'environ 6%+ [[00138] Amélioration de rendement par couche antireflet/ Structures Plasmoniques Efficacité théorique absorption limite de la lumière augmentation absorption de la lumière : ^ Approches classiques Pyramides internes couches de réflexion augmentation de l'absorption de la lumière: o nouveaux concepts o structures plasmoniques o optique diffractive o Utilisation de la gamme complète o Up-conversion Figure (16c) est une illustration de « réalisation par structures-opaline auto-organisés, des structures photoniques hexagonaux par dépôt d'ALD A1203 (passivation de surface) revêtement de surface réalisé par rotation (Spin coating) de nanoparticules sphériques (SiO2).The main technical advantages and manufacturing methodologies of the thin film photovoltaic films or TFPVs of the present invention are: the nano-ALD and CIGS breaking technology associated with the R2R process. The use of the atomic layer deposition technique ALD (Atomic Layer Deposition) is much more advantageous than other deposition techniques such as CVD. the realization of the absorbing layer by CIGS precursors. ^ engineering the structure of the CIGS cell with the control of the growth of the molecule during its formation. Uniformity and quality are factors considered very favorable by the inventor for a highly efficient and economical solar cell. One of the advantages of the present invention is its implementation on hybrid solar cells and bifaces. Indeed ; the converter (boost converter) manages to use infrared light when the sun's rays arrive on the cell. This absorbs visible light and the near infrared. The majority of the infrared component, however, is not absorbed and passes through the cell. On the back, this component arrives on the high-power converter (boost converter) - essentially a microcrystalline powder of sodium fluoride and integrated yttrium / embedded in a polymer. When the light arrives on this converter, it excites the erbium ions and places them in a state of higher energy. The return to lower energy levels is accompanied by light emission, which the solar cell is able to "see" and use. One of the advantages of the present invention is the creation of transparent flexible films for use in glazing, on decorated surfaces, vehicles, appliances, materials and various equipment and varied. To use such a converter (elevator) at high power, we had to optimize the solar cells. These are usually vaporized on the back side with metal so that the current can come out of the solar cells - so no light can pass through. In our case, part of the yttrium has been replaced by the optically active erbium element, which is ultimately responsible for the conversion. We also used a transparent substrate and coated the solar cells with metal grids on both sides, so that the infrared light passes through the solar cell. Yield enhancement by upconverters or Up Convertors. About solar cell (up-conversion) converter, we need to cite the example of materials that could be used for the scaling process. The best result obtained to date is a 20% improvement in quantum efficiency of a conversion process for lighting of 5 W / cm 2 at 50% of the intensity of the sun was confirmed by the inventor. This improvement of course implies that if the transmittance of the absorbing layer is sufficient for the upconverters of the light particles to react. It should be noted, however, that high-power step-up converters could theoretically allow about 30% of the sunlight they receive in electricity with a maximum potential of this part at 40%. Efficiency improvement by absorption of light (Plasmonic). This is the diffusion to metal nanoparticles at the front of the solar cell resulting in an increase in effective path length effective path of light). Figures 16a, 16b, 16c, 16d and 16e respectively; (16a) a schematic illustration of the improvement of light absorption (Plasmonic) and (16b) an illustration of the separation of semiconductor Ag particles by thin passivation layer (eg A1203) improves performance electric. a) Metallic nanoparticles embedded in semiconductors excitation of near-field transporters b) Corrugated semiconductor back surface / metal Increased length of effective light path more efficient c) Separation of semiconductor Ag particles by thin passivation layer (eg Al2 03) improves the electrical performance of the cell. [00137] Performance enhancement by biface cells. In addition, the light can thus be used from both sides; it is then referred to as a two-sided cell, which can be used in high-efficiency solar transparent films.The front and back of the solar cell have been equipped with special anti-reflective coatings which reduce light reflection and ensure that the cell absorbs as much light as possible, we have also optimized the antireflection layers of the back of the solar cell, which increases the efficiency of the modules and their energy production. has two double-sided techniques as shown in Figures 1a to 11c Figure 11d gives an example of additional efficiency compared to a single-sided cell - Cell efficiency vis-a-vis the sun 18.5%> Back-to-the-sun cell efficiency 5% Total Yield: 23.5% - Sun-Facing Cell Power 250W - Back-to-Sun Cell Power 50W ^ Total Cell Power: 300W The invention brings additional efficiency from conversions thermal radiation received by the cell by about 6% + [[00138] Efficiency improvement by anti-reflective layer / Plasmonic structures Theoretical efficiency absorption limit of light increase absorption of light: ^ Classic approaches Internal pyramids reflection layers increase in the absorption of light: o new concepts o plasmonic structures o diffractive optics o Full range use o Up-conversion Figure (16c) is an illustration of "self-organized opaline structures, hexagonal photon structures by deposition of ALD A1203 (surface passivation) Spin coating of spherical nanoparticles (SiO2).

Augmentation de plus en plus d'absorption de lumière par diffraction de Surfaces arrière. Réalisation par opaline-structures auto-organisés, des structures photoniques hexagonaaux par dépôt d'ALD Al2 03 (passivation de surface) Spin coating (revêtement de surface réalisé par rotation) de nanoparticules sphériques (SiO2). Structure rempli à l'aide ALD de TiO2 (variante SolGel).Increased increasing light absorption by diffraction of back surfaces. Realization by opaline self-organized structures, hexagonal photonic structures by ALD Al2 03 deposition (surface passivation) Spin coating (spherical surface coating) of spherical nanoparticles (SiO2). Structure filled using ALD of TiO2 (SolGel variant).

Les nanparticules sont donc des ingrédients essentiel pour réaliser des cellules solaires super efficace et bas couts mais ils ne doivent pas degrader la surface de la cellule electriquement [00139] Dispositif de convertisseur élévateur de cellules solaires. Amélioration de rendement par Up Conversion (UC). Un La203 nano-cristallin : Er3 + / Yb3 + échantillon de substance fluorescente a été synthétisée par la voie de la combustion de la solution en utilisant de l'urée comme agent réducteur. Caractérisations thermiques, structurales et optiques ont été menées pour explorer plusieurs de ses propriétés. Par analyse thermique on conclut à la présence d'humidité et d'hydroxyde phases [La (OH) 3 et La 00H] de lanthane dans l'échantillon telle que synthétisée, qui d'autres modifications à la phase La203 supérieures à 600 ° C de température. Up-conversion (UC) étude montre les bandes d'émission intense dans l'UV, les régions bleue, verte et rouge. Ce document indique également la première observation de bandes d'émission UC s'étendant jusqu'à la région UV (240 nm) sur excitation 976 nm de longueur d'onde. Le traitement thermique des échantillons montre un changement dans la phase de cristallite en même temps que la croissance des cristallites et par rapport des intensités de luminescence UC. La dépendance de la puissance de pompage d'entrée indique l'implication d'un maximum de quatre photons. A titre d'exemple, nous décrivons ci-après le fonctionnement d'un Convertisseur élévateur à base de Er3+ / Yb3+. Le transfert d'énergie le plus efficace de processus de convertisseur élévateur UC (appelé aussi ETU ou Energy Transfer Upconverter), après absorption de photons (GSA, ESA) UC luminescence due à l'émission spontanée (SPE) engendre une Relaxation multi-phonon (MPR).Nanoparticles are therefore essential ingredients for making solar cells super efficient and low costs but they must not degrade the surface of the cell electrically [00139] Elevator solar cell converter device. Performance improvement by Up Conversion (UC). A nano-crystalline La203: Er3 + / Yb3 + fluorescent substance sample was synthesized by the combustion route of the solution using urea as a reducing agent. Thermal, structural and optical characterizations were conducted to explore several of its properties. By thermal analysis we conclude to the presence of moisture and phase hydroxide [La (OH) 3 and LaOH] of lanthanum in the sample as synthesized, which other modifications to the La 2 O 3 phase greater than 600 ° C. temperature. Up-conversion (UC) study shows intense emission bands in the UV, blue, green and red regions. This document also indicates the first observation of UC emission bands extending up to the UV region (240 nm) on excitation 976 nm wavelength. The heat treatment of the samples shows a change in the crystallite phase along with the growth of the crystallites and the UC luminescence intensities. The dependence of the input pump power indicates the involvement of up to four photons. As an example, we describe below the operation of an Er3 + / Yb3 + based elevator converter. The most efficient energy transfer process of CPU up converter (also called ETU or Energy Transfer Upconverter), after absorption of photons (GSA, ESA) UC luminescence due to spontaneous emission (SPE) generates multi-phonon relaxation (MPR).

Extrait des documents par F. Auzel, étude des produits chimiques 104, 139-73 (2004) KW Krâmer, et al., Chimie des Matériaux 16 (7), 1244-1251 (2004). Figure (16d) est une illustration de la densité de courant de court-circuit. En effet ; la densité de courant de court-circuit est indiqué comme étant 1,79% à 1000W / m 2 (0,179 cm 2 / W) en Monochromatique excitation laser avec une Excitation Large bande excitation de 0,77% à 1,063 W / m 2 (0,072 cm 2 / W), 2.2mA/cm 2 soleils sous 78% ; Comparé au Concentrateur solaire ; la valeur est de 13,3 mA / cm 2 sous 207 soleils Augmentation d'efficacité de 0,19% et (16e) une illustration de valeurs simulées des densités 10 de courant dans une cellule hybride solaire haut rendement avec stockage intégré au substrat faisant l'objet de la présente invention. Spécifications relatives aux dispositifs solaires de convertisseurs élévateurs de fréquence cellulaire 15 Cellule solaire double face avec : ^ Grand transmission de la sous-bande interdite photons ^ Grand EQE de photons UC de l'arrière Upconverter (Convertisseur Elevateur) fournit une Grand absorbance ainsi qu'un Grand 20 rendement quantique conversion ascendante (appelé aussi UCQY ou pconversion quantum yield) sur une Large gamme d'absorption. Un Convertisseur élévateur à base de Er 3 + améliore la limite de Shockley-Queisser de 30% à 40% * [*Extrait de T. Trupke, et al., Sol. EnergyMater. Sol. Cellules 30 © Fraunhofer ISE, SWGlunz, septembre 2013, 3327 (2006)]. 25 [00140] Amélioration de rendement par Amélioration des Surfaces arrière de diffraction pour plus d'absorption de lumière et optimisation à l'aide analyse rigoureuse couplée d'onde (RCWA1) de simulation 1 = Surface de la cellule 30 10 = épaisseur de la cellule [m] 100 = Photo simulé des densités de courant Figures 6d et 16e représentent respectivement ; (16d) une illustration de la densité de courant de court-circuit en différentes concentration de lumière et (16e) une illustration de valeurs simulées des densités de courant dans une cellule hybride solaire haut rendement avec ou sans 35 stockage intégré au substrat faisant l'objet de la présente invention. La légende des valeurs des courbes correspondent respectivement : 16-11 (Fig. 16e) est la courbe de référence AM1.5G (280-1200nm) 16-12 (Fig. 16e) est la courbe de référence ---- avant: plane (pas ARC) - arrière- miroir 40 16-13 (Fig. 16e) est la courbe de référence ---- avant: plane (DARC) - arrière: miroir 16-14 (Fig. 16e) est la courbe de référence avant: plane (pas ARC) - arrière: parfait 16-15 (Fig. 16e) est la courbe de référence avant de diffuseur: plan (DARC) -arrière avec un diffuseur parfait 16-16 (Fig. 16e) est la courbe de référence *avant: inversé pyramides avec SARC - arrière: 45 miroir 16-17 (Fig. 16e) est la courbe de référence savant: plane (DARC) - arrière: sphère grilles [00141] Un des avantages de la présente invention est sa mise en oeuvre sur 50 les cellules par déposition moléculaire des couches (MLD). EG est un des nombreux diols organiques qui peuvent être utilisés conjointement avec TMA pour Alucone films croissance. Une difficulté de diols, c'est qu'ils sont précurseurs homobifonctionnels et peut réagir à deux reprises avec les espèces de A1CH3 * de surface. Ces " doubles " réactions conduisent à une perte des sites réactifs de surface et pourrait produire une croissance en baisse par cycle au cours de MLD. Le problème des réactions de double peut être minimisé en utilisant des polyols à assurer qu'un hydroxyle groupe sera disponible pour l'exposition TMA ultérieure. Cette stratégie sera 5 examinée ci-dessous pour le MLD de l'Alucone basé sur TMA et le glycérol. En variante, un précurseur hétérobifonctionnel, tels que l'éthanolamine, HO- CH2-CH2- NH2 (EA) peut être utilisé que montre la réactivité préférentielle entre son groupe hydroxyle 10 et les espèces de surface de A1CH3 *. Cette préférence laisse une amine (- NH2) groupe disponible pour la réaction de surface ultérieur. De même, les réactions d'ouverture de cycle peuvent être employées qui vont réagir et exprimer un nouveau groupe fonctionnel lorsque l'anneau est ouvert. La réaction d'ouverture de cycle a également l'avantage de contenir le fonctionnel groupe sous une forme masquée. La fonctionnalité cachée conduit à des pressions 15 de vapeur plus élevées et temps de purge plus courts par rapport aux précurseurs qui ont la même fonctionnalité exposée. Un processus MLD en trois étapes A, B, et C (Figure 17a) qui peut être accompli sans l'aide précurseurs homobifonctionnels est basé sur : (1) TMA, un précurseur minéral 20 homomultifonctionnel, (2) l'éthanolamine (EA), un réactif organique hétéro et (3) maléique anhydride (MA) un réactif organique par ouverture de cycle (appelé aussi ring-opening). Les réactions de surface proposées au cours de la croissance ABC sont: (A) S-COOH* + Al(CH3)3 [17-1 (Fig 17a)] ->S-000-Al(CH3)2* + CH4 [17-2 (Fig 17a)] (B) S-A1CH3* + HO(CH2)2-NH2 [17-3 (Fig 17a)] S-A1-0(CH2)2NH2* + CH4 [17-4 25 (Fig 17a)] (C) S-NH2* + C4H203 (MA) [17-5 (Fig 17a)] S-NH-C(0)CHCHCOOH* [17-6 (Fig 17a)] Le mécanisme de création de surface est aussi illustré en Figure 17a. 30 Dans cette séquence de réaction ABC, TMA réagit avec les groupes carboxyliques dans la réaction a donné par équation « S-000-Al(CH3)2* + CH4 », pour former l'espèce A1CH3 *. Par la suite, les espèces A1CH3 * réagissent de préférence avec la fin de l'hydroxyle réactif EA pour former espèces Al- OCH2CH2NH2 * de surface dans réaction (B) donnée par équation « S-A1-0(CH2)2NH2* + CH4 ». 35 MA réagit ensuite avec surface à terminaison amine pour réformer des groupes carboxyliques par une réaction d'ouverture de cycle (ring-opening) en réaction (C) proposée donné par équation) S-NH-C(0)CHCHCOOH* La séquence de réaction en trois étapes ABC est répétée par l'exposition aux TMA , EA et MA à croître le film MLD à l'épaisseur souhaité . 40 Une série d'études ont caractérisé le processus MLD ABC. FTIR spectres de différence étaient compatibles avec le mécanisme de réaction montre la figure 17a. L'ABC MLD croissance linéaire affiché comme en témoignent les mesures QCM. Cependant, d'importants gains de masse de - 2500ng/cm2 par ABC le cycle a été observée à 90 °C. Ce grand gain en masse 45 peut indiquer la diffusion d'une quantité substantielle de TMA dans l'ABC MLD film. Après l'exposition TMA, il y avait aussi une perte de masse subséquente qui était conforme avec la diffusion de la TMA sur le film MLD ABC. La diffusion de la TMA dans et hors de l'ABC film a été mesurée expérimentalement et ensuite ajusté à l'aide d'un modèle numérique basé sur La loi de Fick. L'importance de la diffusion de la TMA vers et hors du film ABC a été 50 vérifiée en observant que le gain de masse par cycle était dépendante de la TMA temps de purge.Excerpted from F. Auzel, Chemicals Study 104, 139-73 (2004) KW Kramer, et al., Chemistry of Materials 16 (7), 1244-1251 (2004). Figure (16d) is an illustration of the short-circuit current density. Indeed ; The short-circuit current density is reported to be 1.79% at 1000W / m 2 (0.179 cm 2 / W) in Monochromatic Laser excitation with a Broadband excitation excitation of 0.77% at 1.063 W / m 2 ( 0.072 cm 2 / W), 2.2mA / cm 2 sun at 78%; Compared to the Solar Concentrator; the value is 13.3 mA / cm 2 under 207 suns. Efficiency increase of 0.19% and (16e) an illustration of simulated values of current densities in a high efficiency solar hybrid cell with storage integrated in the substrate. the subject of the present invention. Specifications for solar cell inverters 15 Double-sided solar cell with: High photon sub-band transmission High EQE of UC photons from the rear Upconverter provides a high absorbance as well as a large quantum yield upconversion (also called UCQY or quantum yield pconversion) over a wide absorption range. An Er 3 + boost converter improves the Shockley-Queisser limit by 30% to 40% * [* Extract from T. Trupke, et al., Sol. EnergyMater. Ground. Cells 30 © Fraunhofer ISE, SWGlunz, September 2013, 3327 (2006)]. [00140] Performance Improvement by Improvement of Diffraction Back Surfaces for More Light Absorption and Optimization Using Rigid Wave Coupled Rigid Analysis (RCWA1) 1 = Surface of Cell 30 10 = Thickness of Thickness cell [m] 100 = Simulated photo of current densities Figures 6d and 16e respectively represent; (16d) an illustration of the short-circuit current density at different light concentrations and (16e) an illustration of simulated values of current densities in a high efficiency solar hybrid cell with or without integrated storage on the substrate forming the object of the present invention. The legend of the values of the curves correspond respectively: 16-11 (Fig. 16e) is the reference curve AM1.5G (280-1200nm) 16-12 (Fig. 16e) is the reference curve ---- before: plane (not ARC) - rear-mirror 40 16-13 (Fig. 16e) is the reference curve ---- before: plane (DARC) - rear: mirror 16-14 (Fig. 16e) is the reference curve before : flat (not ARC) - rear: perfect 16-15 (Fig. 16e) is the diffuser front reference curve: plane (DARC) -back with a perfect diffuser 16-16 (Fig. 16e) is the reference curve * before: inverted pyramids with SARC - back: 45 mirror 16-17 (Fig. 16e) is the scholar reference curve: flat (DARC) - back: sphere grids [00141] One of the advantages of the present invention is its implementation the cells by molecular deposition of the layers (MLD). EG is one of many organic diols that can be used in conjunction with TMA for Alucone growth films. A diol difficulty is that they are homobifunctional precursors and can react twice with surface A1CH3 * species. These "double" reactions lead to a loss of surface reactive sites and could produce lower growth per cycle over MLD. The problem of double reactions can be minimized by using polyols to ensure that a hydroxyl group will be available for subsequent TMA exposure. This strategy will be discussed below for the MLD of Alucone based on TMA and glycerol. Alternatively, a heterobifunctional precursor, such as ethanolamine, HO-CH 2 -CH 2 -NH 2 (EA) can be used that shows the preferential reactivity between its hydroxyl group and the surface species of AlCH 3+. This preference leaves an amine (-NH 2) group available for subsequent surface reaction. Likewise, ring-opening reactions can be employed that will react and express a new functional group when the ring is open. The ring opening reaction also has the advantage of containing the functional group in a masked form. The hidden functionality results in higher vapor pressures and shorter purge times compared to precursors that have the same exposed functionality. A three-step MLD process A, B, and C (Figure 17a) that can be accomplished without the aid of homobifunctional precursors is based on: (1) TMA, a homomultifunctional mineral precursor, (2) ethanolamine (EA) , an organic reagent hetero and (3) maleic anhydride (MA) an organic reagent by ring opening (also called ring-opening). The surface reactions proposed during the ABC growth are: (A) S-COOH + Al (CH 3) 3 [17-1 (Fig 17a)] -> S-000-Al (CH 3) 2 + CH 4 17-2 (Fig. 17a)] (B) S-AlCH3 + HO (CH2) 2 -NH2 [17-3 (Fig. 17a)] S-Al-O (CH2) 2NH2 + CH4 [17-4 (FIG. Fig. 17a)] (C) S-NH 2 + C 4 H 2 O 3 (MA) [17-5 (Fig. 17a)] S-NH-C (O) CHCHCOOH * [17-6 (Fig. 17a)] The surface-creation mechanism is also illustrated in Figure 17a. In this reaction sequence ABC, TMA reacts with the carboxylic groups in the reaction yielded by the equation "S-000-Al (CH 3) 2 + CH 4" to form the A1CH 3+ species. Subsequently, the A1CH3 * species preferably react with the end of the EA reactive hydroxyl to form surface species Al-OCH2CH2NH2 * in reaction (B) given by the equation "S-A1-0 (CH2) 2NH2 * + CH4 ". MA then reacts with amine-terminated surface to reform carboxylic groups by a proposed ring-opening ring reaction (C) given by equation) S-NH-C (O) CHCHCOOH * The sequence of ABC three-step reaction is repeated by exposure to TMA, EA and MA to grow the MLD film to the desired thickness. 40 A series of studies characterized the MLD ABC process. FTIR difference spectra were consistent with the reaction mechanism shown in Figure 17a. The MLD linear growth ABC displayed as evidenced by the QCM measurements. However, large gains in mass of - 2500 ng / cm 2 by ABC cycle were observed at 90 ° C. This large gain in mass 45 may indicate the diffusion of a substantial amount of TMA into the ABC MLD film. After the TMA exposure, there was also a subsequent mass loss that was consistent with the diffusion of TMA on the MLD ABC film. The diffusion of the TMA in and out of the ABC film was measured experimentally and then adjusted using a digital model based on Fick's Law. The importance of TMA diffusion to and from the ABC film was verified by observing that the mass gain per cycle was dependent on the TMA purge time.

En plus de TMA, d'autres précurseurs ALD inorganiques peuvent être jumelés à divers précurseurs organiques pour définir d'autres classes de matériaux hybrides organiques-inorganiques. Ainsi, le diéthylzinc (DEZ) peut réagir avec des diols à produire un film " 5 Zincone " en MLD. Zincone MLD a été démontrée en utilisant DEZ et EG. La croissance et le film caractéristiques de Zincone MLD étaient similaires à Alucone MLD. Les taux de croissance étaient linéaires observée pour Zincone MLD fonction du nombre de cycles MLD. Cependant, les taux de croissance étaient inférieures aux températures de croissance plus élevés et le 10 précurseur EG a été observée à réagir deux fois presque exclusivement à des températures de croissance les plus élevés Figures 17a, 17b, 17c 17d, 17e et 17f représentent respectivement ; (17a) une illustration schématisée de la croissance d'une couche MLD au cours de la croissance ABC qui peut être 15 accompli sans l'aide précurseurs homobifonctionnels est basé sur : TMA , un minéral homomultifonctionnel précurseur, l'éthanol amine (EA), un réactif organique hétéro et maléique anhydride (MA) un réactif organique par ouverture de cycle et (17b) une illustration de MLD en deux etapes A et B pour Glycérol - TMA et TMA - glycérol. Les spectres sont déplacés pour plus de clarté dans présentation et (17c) une illustration de différence du spectre 20 de FTIR après TMA et GL exposition pendent AB Alucone MLD à 150 °C et (17d) une illustration des quatre étapes de séquence ABCD de réaction pour une process de croissance de couche par MLD d'un film d'Alumina-siloxane utilisant trimethylaluminum (TMA), H2O, dimethylmethoxychlorosilane (DMMCS) et H2O et (17e) une illustration schématisée de séquence de réaction en deux étapes pour une croissance par MLD en repère AB d'un film 25 Lewis utilisant trimethylaluminum (TMA) et triethylenediamine (TED) et (17f) une illustration de la densité de A1203 et AB Alucone utilisant TMA et EG à partir de l'analyse de XRR dans une cellule hybride solaire haut rendement avec stockage intégré au substrat faisant l'objet de la présente invention. 30 [00142] Un des avantages de la présente invention est une nouvelle façon de production de film hybride Organique-Inorganique en MLD. A. Utilisation des précurseurs homotrifonctionnel pour la promotion de réticulation. Le système MLD alucone AB en utilisant TMA et EG affiché réactions efficaces. Cependant, ce système MLD a souffert de réactions de double parce qu'EG est un 35 précurseur homobifonctionnel. Ce système MLD également affiché une certaine contraction du film sur les premiers jours après ce film a été exposée à l'air. En outre, la déformation de traction mesures des films MLD cultivés en utilisant TMA et EG avec une épaisseur de 100 nm ont une 40 contrainte de traction critique bas de 0,69%. Cette souche basse tension critique peut résulter de l'petite quantité de réticulation dans le film MLD Ces problèmes avec la TMA + EG MLD système a conduit à l'exploration récente du système TMA+ de glycérol. Glycérol fournit une un groupe hydroxyle supplémentaire pour la réaction et doit augmenter la réticulation entre le des chaînes dans le film déposé. Le projet de la séquence réactionnelle TMA et du glycérol 45 (GL) est affiché à la figure 17b. En fait, la Figure 17b Dépeignant schématique en deux étapes la croissance MLD, AB alucone utilisant triméthylaluminium (TMA) et de glycérol (GL). Les études sur les espèces de surface en utilisant la transformée de Fourier (IRTF) différence spectres après les expositions TMA et GL a révélé que les réactions de surface sont efficaces 50 et de procéder à d'achèvement. La figure 17c montre la différence des spectres FTIR pour Glycérol - TMA et TMA - glycérol. Les spectres sont déplacés pour plus de clarté dans présentation. Les espèces de surface ajoutée apparaissent comme des caractéristiques d'absorbance positifs et les espèces de surface enlevée apparaissent comme des caractéristiques d'absorbance négatives. Les spectres FTIR montrer le «retournement » des OH vibrations d'étirement à des fréquences plus élevées avec chaque TMA et l'exposition GL. Ce retournement entre l'absorbance positif pour un réactif, puis une image miroir absorbance négative pour le deuxième réactif est conforme à répétition auto-limitation de réactions. 11 y a aussi un retournement de la forte mode de déformation A1CH3 à des fréquences plus basses qui est compatible avec l'addition et la soustraction de la surface A1CH3 espèces. La réaction TMA + GL peut aussi être caractérisée par des études QCM. Le QCM analyse a révélé une croissance MLD linéaire avec un gain de poids moyen de 41,5 ng/cm2/cycle à 150 ° C. Ce gain de masse de 41,5 ng / cm / cycle est équivalent à un taux de croissance de 2,5 A / cycle. Figure 17d affiches les résultats QCM pour deux TMA + GL cycles à 150 ° C. Le QCM montre qu'un gain de masse est observé au cours de l'exposition TMA. De même, une perte de masse est petite observée après l'exposition TMA. Ce comportement suggère que certaines TMA peuvent être diffusé sur le film MLD après l'exposition TMA. Un gain de masse similaire est observé pendant l'exposition GL. La perte de masse légère après l'exposition GL peut également indiquer que certains GL diffuse hors du film MLD. Le système TMA + GL montre également un taux de croissance qui est beaucoup moins dépendante la température à la vitesse de croissance pour TMA + EG 17e. Analyse XRR a été utilisé pour étudier l'épaisseur du film après différents nombres de cycles MLD à des températures de 150, 170 et 190 ° C. Ces résultats XRR sont présentés dans la figure 17f. Les épaisseurs de film sont similaires pour les trois températures et sont compatibles avec un taux de croissance de 2,0 à 2,3 A par cycle. Le taux de croissance de 2,3 A par cycle à 150 ° C est en accord raisonnable avec la mesure QCM de 2,5 A / cycle à 150 ° C dans des conditions de réaction similaires. Il s'agit plus des taux de croissance constants fonction de la température par rapport à TMA + EG suggère que TMA diffusion peut être un facteur moins important en raison de la plus grande réticulation entre le chaînes en croissance.In addition to TMA, other inorganic ALD precursors can be paired with various organic precursors to define other classes of organic-inorganic hybrid materials. Thus, diethylzinc (DEZ) can react with diols to produce a "Zincone" film in MLD. Zincone MLD has been demonstrated using DEZ and EG. The growth and film characteristics of Zincone MLD were similar to Alucone MLD. The growth rates were linear observed for Zincone MLD function of the number of MLD cycles. However, the growth rates were lower than the higher growth temperatures and the EG precursor was observed to react almost exclusively twice at the highest growth temperatures. FIGS. 17a, 17b, 17c, 17d, 17e and 17f respectively represent; (17a) A schematic illustration of the growth of an MLD layer during ABC growth that can be accomplished without using homobifunctional precursors is based on: TMA, a precursor homomultifunctional mineral, ethanolamine (EA), a hetero and maleic anhydride organic reagent (MA) an organic ring opening reagent; and (17b) an illustration of MLD in two steps A and B for Glycerol-TMA and TMA-glycerol. The spectra are shifted for clarity in presentation and (17c) a difference illustration of the FTIR spectrum after TMA and GL exposure hang AB Alucone MLD at 150 ° C and (17d) an illustration of the four reaction sequence steps ABCD for a MLD layer growth process of an Alumina-siloxane film using trimethylaluminum (TMA), H2O, dimethylmethoxychlorosilane (DMMCS) and H2O and (17e) a schematic illustration of two-step reaction sequence for growth by MLD at AB plot of a Lewis film using trimethylaluminum (TMA) and triethylenediamine (TED) and (17f) an illustration of the density of A1203 and AB Alucone using TMA and EG from XRR analysis in a hybrid cell solar high efficiency with integrated storage substrate which is the subject of the present invention. One of the advantages of the present invention is a novel way of producing Organic-Inorganic hybrid film in MLD. A. Use of homotrifunctional precursors for the promotion of crosslinking. The MLD alucone AB system using TMA and EG displayed effective reactions. However, this MLD system has suffered double reactions because EG is a homobifunctional precursor. This MLD system also showed some contraction of the film on the first few days after this film was exposed to the air. In addition, tensile strain measurements of MLD films grown using TMA and EG with a thickness of 100 nm have a low critical tensile stress of 0.69%. This critical low voltage strain may result from the small amount of crosslinking in the MLD film. These problems with the TMA + EG MLD system has led to the recent exploration of the TMA + glycerol system. Glycerol provides an additional hydroxyl group for the reaction and must increase the crosslinking between the chains in the deposited film. The TMA reaction sequence and glycerol 45 (GL) project is shown in Figure 17b. In fact, Figure 17b depicting schematic two-stage growth MLD, AB alucone using trimethylaluminum (TMA) and glycerol (GL). Surface species studies using Fourier Transform (FTIR) difference spectra after TMA and GL exposures revealed that surface reactions are effective at 50 and proceed to completion. Figure 17c shows the difference of the FTIR spectra for Glycerol-TMA and TMA-glycerol. Spectra are moved for clarity in presentation. The added surface species appear as positive absorbance characteristics and the removed surface species appear as negative absorbance characteristics. The FTIR spectra show the "flipping" of OH stretching vibrations at higher frequencies with each TMA and GL exposure. This reversal between the positive absorbance for a reagent, then a negative absorbance mirror image for the second reagent is consistent with repetitive self-limiting reactions. There is also a reversal of the strong A1CH3 deformation mode at lower frequencies which is consistent with the addition and subtraction of the A1CH3 species surface. The TMA + GL reaction can also be characterized by QCM studies. The QCM analysis revealed a linear MLD growth with an average weight gain of 41.5 ng / cm 2 / cycle at 150 ° C. This weight gain of 41.5 ng / cm / cycle is equivalent to a growth rate of 2.5 A / cycle. Figure 17d displays the QCM results for two TMA + GL cycles at 150 ° C. The QCM shows that a gain in mass is observed during the TMA exposure. Likewise, a small mass loss is observed after the TMA exposure. This behavior suggests that some TMAs may be broadcast on the MLD movie after the TMA exposure. A similar mass gain is observed during the GL exposure. The light weight loss after the GL exposure may also indicate that some GL is diffusing out of the MLD film. The TMA + GL system also shows a growth rate that is much less temperature-dependent at the growth rate for TMA + EG17e. XRR analysis was used to study the film thickness after different numbers of MLD cycles at temperatures of 150, 170 and 190 ° C. These XRR results are shown in Figure 17f. The film thicknesses are similar for the three temperatures and are compatible with a growth rate of 2.0 to 2.3 A per cycle. The growth rate of 2.3 A per cycle at 150 ° C is in reasonable agreement with the QCM measurement of 2.5 A / cycle at 150 ° C under similar reaction conditions. This is more constant growth rates depending on the temperature compared to TMA + EG suggests that TMA diffusion may be a less important factor due to the greater crosslinking between the growing chains.

L'analyse de XRR des TMA + GL MLD films a indiqué que l'épaisseur du film était presque constante en fonction du temps après une exposition à la température ambiante. Les films MLD cultivés à l'aide TMA + GL n'a pas été observé de se contracter comme les films MLD cultivés en utilisant TMA + EG figure 17e. Cette stabilité du film supérieur peut indiquer qu'il y a plus de réticulation qui augmente la Stabilité du film MLD. Essais mécaniques récente a également révélé que les films MLD cultivés en utilisant TMA + GL ont une contrainte de traction supérieure critique pour la fissuration que les films MLD cultivés en utilisant TMA + EG. (PDMS) est l'un des plus importants organique-inorganique l'polymères et contient [-Si ( CH3) 2 - O] n chaînes . La force et la flexibilité du Si-0 les obligations et les angles de liaison donnent PDMS propriétés thermiques et mécaniques souhaitables. PDMS MLD serait extrêmement utile pour la croissance de couches minces souples et 45 conformes. Cependant, les pr emières tentatives au PDMS MLD a révélé que le taux de croissance est devenu négligeable après environ 15 cycles MLD. Ces tentatives ont été faites en utilisant la séquence homobifonctionnelles de (diméthylamino) dimethylsilane et dichlorotetramethyldisiloxane or 50 hetrobifonctionnel des molécules de silane tels que dimethylmethoxychlorosilane (DMMCS) . L'absence de croissance après environ 15 cycles MLD a été attribuée à la concurrence désorption des siloxanes cycliques tels que l'hexaméthylcyclotrisiloxane (D3) ou le décaméthylcyclopentasiloxane (D5) à partir du film de PDMS. Pour éviter la désorption de siloxanes cycliques, une nouvelle approche a été poursuivie où DMMCS et H2O ont été utilisés avec TMA dans un processus ABCD défini par MA/H20/DMMCS/H20. Une représentation schématique de cette séquence de réactions est donnée dans la figure 9 [31] . Cette séquence de réactions introduit le groupe-Si (CH3) 2-0- liaison dans le film en croissance. L'ajout de TMA ajoute -Al- O -unités dans la chaîne en croissance et empêche l'ompeting désorption des siloxanes cycliques. Le TMA peut être introduit au cours de chaque cycle de réaction. Le TMA peut également être introduit moins fréquemment à s'allonger [-Si (CH3) 2 - O-] n chaînes avant d'insérer la-A1-0-sous-unité (voir figure 17d).XRR analysis of the TMA + GL MLD films indicated that the film thickness was almost constant as a function of time after exposure to ambient temperature. MLD films grown using TMA + GL were not observed to contract as MLD films grown using TMA + EG Figure 17e. This stability of the top film may indicate that there is more crosslinking which increases the stability of the MLD film. Recent mechanical testing has also revealed that MLD films grown using TMA + GL have a higher tensile stress critical for cracking than MLD films grown using TMA + EG. (PDMS) is one of the most important organic-inorganic polymers and contains [-Si (CH3) 2 -O] n chains. The strength and flexibility of Si-0 bonds and bond angles give PDMS desirable thermal and mechanical properties. PDMS MLD would be extremely useful for the growth of flexible and compliant thin films. However, the first attempts at PDMS MLD revealed that the growth rate became negligible after about 15 MLD cycles. These attempts were made using the homobifunctional sequence of (dimethylamino) dimethylsilane and dichlorotetramethyldisiloxane or heterobifunctional or silane molecules such as dimethylmethoxychlorosilane (DMMCS). The lack of growth after about 15 MLD cycles was attributed to the desorption competition of cyclic siloxanes such as hexamethylcyclotrisiloxane (D3) or decamethylcyclopentasiloxane (D5) from the PDMS film. To avoid the desorption of cyclic siloxanes, a new approach was pursued where DMMCS and H2O were used with TMA in an ABCD process defined by MA / H2O / DMMCS / H2O. A schematic representation of this sequence of reactions is given in Figure 9 [31]. This sequence of reactions introduces the -Si (CH 3) 2 -binding group into the growing film. The addition of TMA adds -Al- O -units in the growing chain and prevents the ompeting desorption of cyclic siloxanes. The TMA can be introduced during each reaction cycle. The TMA may also be introduced less frequently to lengthen [-Si (CH3) 2 -O-] chains before inserting the-A1-0-subunit (see Figure 17d).

Les premiers travaux ont exploré le processus ABCD pour démontrer la croissance de l'alumine siloxane hybrides films organiques-inorganiques. QCM expériences ont révélé que le MLD la croissance est linéaire avec un gain de masse de - 21 ng/cm2/cycle à 200 ° C. La croissance du film à 200 ° C a également été examinée en utilisant une analyse de XRR. Les mesures de XRR confirmé linéaire croissance à 200 ° C avec un taux de croissance de 0,9 A / cycle. L'utilisation de la densité de 2,3 g/cm3 pour le film MLD de l'alumine-siloxane, le gain de masse d'environ 21 ng / cm / cycle de rendement d'un taux de croissance de 0,9 A / cycle. Analyse FTIR des réactions de surface était également compatible avec la réaction mécanisme illustré à la figure 17e. Cependant, une concentration atomique faible de silicium dans le MLD Film mesurée par spectroscopie photoélectronique aux rayons X indique que la réaction du chlorosilane avec la surface hydroxylée n'était pas très efficace. Les Perspectives d'avenir pour MLD dans la réalisation des films hybrides organique-inorganique, l'utilisation de divers précurseurs organiques et inorganiques offre un ensemble presque illimitées de combinaisons pour la MLD de films hybrides organiques-inorganiques. Beaucoup de ces combinaisons peuvent être utilisé pour fabriquer des films présentant des propriétés fonctionnelles spécifiques. Un exemple d'un film organique-inorganique hybride fonctionnelle est un film développé en utilisant MLD TMA et triéthylènediamine (TED).Early work explored the ABCD process to demonstrate the growth of siloxane alumina hybrid organic-inorganic films. MCQ experiments revealed that the MLD growth was linear with a mass gain of -21 ng / cm 2 / cycle at 200 ° C. Film growth at 200 ° C was also examined using XRR analysis. XRR measurements confirmed linear growth at 200 ° C with a growth rate of 0.9 A / cycle. Using the density of 2.3 g / cm3 for the MLD film of the alumina-siloxane, the weight gain of about 21 ng / cm / cycle yield of a growth rate of 0.9 A / cycle. FTIR analysis of surface reactions was also consistent with the mechanism reaction shown in Figure 17e. However, a low atomic concentration of silicon in the MLD Film measured by X-ray photoelectron spectroscopy indicates that the reaction of the chlorosilane with the hydroxylated surface was not very effective. The Outlook for MLD in making organic-inorganic hybrid films, the use of various organic and inorganic precursors offers an almost limitless set of combinations for the MLD of organic-inorganic hybrid films. Many of these combinations can be used to make films with specific functional properties. An example of a functional organic-inorganic hybrid film is a film developed using MLD TMA and triethylenediamine (TED).

TMA est un acide de Lewis et TED est une base de Lewis. une exposition séquence de TMA et TED peut être utilisé pour développer un film MLD avec A1CH3 n'ayant pas réagi espèces restantes dans le film. Une représentation schématique de cette séquence de réactions est donnée dans Figure 17e. Ces espèces A1CH3 peuvent réagir avec H2O et servir de getter H2O. Le H2O getters peut être utiles en tant que couches intercalaires dans des films de barrière de diffusion de gaz multicouches. Les Films hybrides organiques-inorganiques conducteurs peuvent également être utiles pour les écrans et couches intercaler ou couches tampons ou encore des films flexibles.TMA is a Lewis acid and TED is a Lewis base. Sequence exposure of TMA and TED can be used to develop an MLD film with unreacted A1CH3 species remaining in the film. A schematic representation of this sequence of reactions is given in Figure 17e. These A1CH3 species can react with H2O and serve as H2O getter. The H2O getters may be useful as interlayers in multilayer gas diffusion barrier films. Conductive organic-inorganic hybrid films may also be useful for screens and interlayers or buffer layers or flexible films.

Les films ZnO ALD sont connus pour avoir une faible résistivité d'environ 1 x 10 1-1 cm. ZnO ALD films sont cultivés en utilisant diéthylzinc (DEZ) et H2O. MLD films hybrides organiques-inorganiques peuvent être cultivées en utilisant DEZ et EG tel que mentionné précédemment et sont appelés «zincones».ZnO ALD films are known to have a low resistivity of about 1 x 10-1 cm. ZnO ALD films are grown using diethylzinc (DEZ) and H2O. MLD organic-inorganic hybrid films can be grown using DEZ and EG as mentioned previously and are called "zincones".

Bien que le film MLD Zincone basé sur DEZ et EG n'affiche aucune conductivité, résultats récents ont montré que les films Zincone basé sur DEZ et l'hydroquinone (HQ) ont affiché une certaine conductivité lorsqu'il est allié avec ZnO ALD films. Le schéma montrant la chimie de surface pour Zincone MLD utilisant DEZ et HQ est donnée à la figure 17g. Si ces films conducteurs en alliage MLD affichent une ténacité suffisante en raison de leurs constituants organiques, ils peuvent être utiles pour les écrans flexibles et peuvent être candidats à remplacer l'oxyde d'indium-étain (1TO).Although the DEZ and EG based MLD Zincone film does not display any conductivity, recent results have shown that Zincone films based on DEZ and hydroquinone (HQ) displayed some conductivity when combined with ZnO ALD films. The scheme showing surface chemistry for Zincone MLD using DEZ and HQ is given in Figure 17g. While these MLD alloy conductive films exhibit sufficient toughness because of their organic constituents, they may be useful for flexible screens and may be candidates for replacing indium-tin oxide (1TO).

Figure 17g illustre la séquence de réaction en deux étapes pour la croissance MLD d'AB Zincone utilisant diéthylzinc (DEZ) et de l'hydroquinone (HQ). Les films MLD hybrides organiques-inorganiques ont une faible densité qui se rapproche des 5 basses densités de polymères organiques. En revanche, les films ALD inorganiques ont une beaucoup plus élevé densité. Mélanges de couches hybrides organiques-inorganiques MLD avec des couches ALD peuvent être utilisés pour obtenir des films avec une densité qui varie de la faible densité du film MLD pur de la haute la densité de la pellicule ALD inorganique [36]. À titre d'exemple, la densité des hybrides A1203 ALD: AB Alucone MLD films sont 10 présentés dans la figure 17f. A1203 ALD a été cultivé en utilisant TMA et H2O. AB Alucone MLD a été cultivé en utilisant TMA et EG [13]. La densité était variée en changeant le nombre relatif de cycles ALD et MLD lors de la croissance de l'alliage. Figure 17e montre la Densité des alliages d'Al203 et AB Alucone utilisant TMA et EG de 15 l'analyse XRR. Les alliages ont été préparés en utilisant différents nombres de cycles TMA/H20 et TMA / EG. Par exemple, l'échantillon de rapport de 3:1 a été préparée en utilisant des séquences répétitives de trois cycles de TMA / H. Figure 17f indique que la densité peut varier largement de l'évolution des matières organiques. 20 [00143] Un des avantages de la présente invention est une nouvelle Composition de films intercalaires ou inter-couches organiques. D'autres propriétés qui dépendent de la densité seront également modifier en conséquence. Par exemple, les propriétés mécaniques telles que le module et élastique raideur doit être accordable. Les propriétés optiques et électriques tels que l'indice de réfraction et la constante diélectrique 25 doit également varier en fonction de la composition de la pellicule d'alliage. En général, les films avec une variété de propriétés accordables devrait être possible en modifiant le rapport des cycles ALD et MLD utilisées pour cultiver le film d'alliage. 30 La plupart des systèmes MLD commentaire dans ce chapitre ont été basées sur AB, ABC ou Processus ABCD en utilisant TMA. D'autres précurseurs organométalliques et organiques sont également possible. Comme mentionné précédemment, les films hybrides organiques inorganiques à base de zinc sont possibles utilisant DEZ. D'autres systèmes hybrides organiques-inorganiques à base de zirconium et titane sont possibles à l'aide Zr (Ot -Bu) 4 et 35 TiC14, respectivement. Beaucoup d'autres précurseurs organométalliques peuvent également être utilisées pour définir d'autres MLD hybride organique-inorganique polymères. Par exemple, les alkyles métalliques à base de magnésium (Mg) et le manganèse (Mn) sont disponible en Mg (PCIE) 2 et Mn (PCIE) 2. Ces alkylmétaux sont censés réagir avec des diols ou des acides carboxyliques de définir de nouveaux systèmes MLD. 40 Les possibilités pour le MLD de films hybrides organiques-inorganiques sont pratiquement illimitées compte tenu de tous les métaux dans le tableau périodique et les composés organiques disponibles à partir organique la chimie. Le défi des prochaines années sera de déterminer l'hybride organique -films inorganiques qui peuvent être cultivées facilement et 45 qui peuvent présenter des propriétés utiles. Les propriétés accordables voire ajustables mécaniques, optiques, diélectriques, conductrices et chimiques des films hybride organiques-inorganiques devraient être utiles pour une large gamme d'applications. 50 [[00144] Un des avantages de la présente invention est sa mise en oeuvre sur les Système de production de film flexible a haute rendement destine à des cellules photovoltaïques hybrides inorganique /organique ainsi que des cellules tandem PV. Pour commencer, l'efficience de la cellule augmente en fonction du taux d'absorption des matériaux la constituante. Figure 18 représente une illustration la courbe de réponse optimal réalisée par NREL dans une cellule solaire haut rendement. Quatorze nouveaux résultats sont présentés dans la version actuelle de ces tableaux. Le premier nouveau résultat dans le tableau I est un record absolu pour la conversion solaire par un dispositif photovoltaïque à jonction unique. Une efficacité de 27,6% a été mesurée au National Renewable Energy Laboratory (NREL) pour un dispositif 1 cm2 de GaAs à couche mince fabriqué par Alta Devices, Inc.. Dispositifs Alta est un Santa Clara base" start-up" cherche à développer à faible coût, 30% des modules solaires efficaces. Le deuxième nouveau résultat dans le tableau I est une amélioration de l'efficacité à 19,6% pour un 1 cm2 seule jonction cuivre-indium-gallium10 (CIGS) cellulaires fabriqués par et mesurées au NREL. Modélisation des cellules organiques : De même, Figures 13a, 13b et 13c représentent respectivement ; (13a) une illustration schématisée de modélisation de couche haute Organique d'une cellule solaire et (13b) une illustration de modélisation de cellule hybride 15 avec couche absorbante CIGS et (13c) une illustration schématisée flexible. De structure assemblée dans une cellule hybride solaire haut rendement avec stockage intégré au substrat faisant l'objet de la présente invention. [00145] Un autre avantage de la présente invention est sa mise en oeuvre sur 20 les structure intégrée au substrat (appelé aussi ON BOARD) piézonanofils. Il existe plusieurs formes de matériaux piézoélectriques: ^ monocristalline: c'est la forme naturelle des matériaux piézoélectrique. Utilisé dans un premier temps, ils ont servi à mettre au point les céramiques piézoélectriques. ^ Les céramiques: ce sont des céramiques spéciales dont les grains sont tous orientés dans 25 une direction prédéfinie afin de les doté de capacité piézoélectriques. ^ Les composites: ce sont des grains de matériaux piézoélectriques piégés dans une résine non piézoélectrique (aussi appelé matrice). Cette forme est essentiellement utilisée dans le domaine de l'acoustique. ^ Les couches minces: de 0,5 à 5 micron d'épaisseur, ces couches minces de matériaux 30 piézoélectriques servent à alimenter des MEMS (Micro Electronical Mecanical Systems) comme des micro-valves, des micromoteurs... La piézoélectricité est généralement utilisée à différent niveau afin de produire de l'énergie gratuitement sans pollution, et sans contrainte majeures. Figures 19a et 19b représentent respectivement ; (19a) le principe de fonctionnement des 35 piézonano éléments (piézonanofils/piézonanotubes) d'une cellule et (19b) la structure de la couche sur un substrat multicouches dans une cellule hybride solaire haut rendement faisant l'objet de la présente invention. La fonction de piézonanofile consiste à recycler par sa composante piézo la chaleur des systèmes environnants en courant électrique. Le matériau piézo (PZT) est recouvert d'un film de nanotubes de carbone (CNF). En apparence, il 40 ressemble à un chewing-gum, voire pâte à modeler trop cuit, mais il s'agit en fait d'une vraie révolution : Il s'agit d'un composant capable de récupérer et recycler l'énergie dépensée par les systèmes électroniques. Conçu en partie par l'équipe de Long Que, chercheur en ingénierie électrique de la Louisiana Tech University (2010), Etat de Louisiane), le dispositif se compose d'un levier en matériau piézoélectrique capable de convertir une tension mécanique 45 en tension électrique ; PZT sur la figure (19a) recouvert d'un film de nanotubes de carbone (CNF dans le schéma). L'absorption de chaleur par le film force le levier à se tordre cycliquement... et à émettre ainsi du courant. Lequel est récupéré par des électrodes de nickel puis réinvesti dans le dispositif électronique émetteur de chaleur. Et ainsi de suite... De quoi violer les principes de la thermodynamique, qui interdisent en pratique les cycles perpétuels. 50 Long Que n'y prétend certes pas. Mais il offre au moins de quoi limiter la consommation d'énergie, prolongeant ainsi l'autonomie. Mieux : le capteur piézo peut également capter et convertir la lumière. Il extrait du coup de l'énergie de l'environnement. Il est un avantage de la présente invention de considérer une génération de courant électrique par la capture de la chaleur au verso de substrat solaire afin de le traduire en courant électrique. De plus, l'inventeur se propose de compenser la perte de l'efficience de la cellule photovoltaïque causée par la chaleur du rayonnement solaire par la transformation des rayonnements thermiques en courant électrique et voire augmenter le rendement de conversion (appeleé efficacité de la cellule) par la mise en oeuvre des piézonanofils ou piézonanotube au do (verso) de substrat de la cellule solaire. Progrès au-delà de l'état de l'art : ZnO présente un des plus grands coefficients piézoélectriques de tout semi-conducteur et a le plus thermoélectrique figure-de-fondé de tous les oxydes conducteurs transparents. Cela a conduit à travaux récents dans lesquels il est considéré pour une utilisation dans la récupération d'énergie cinétique via piezogenerators et la récupération d'énergie thermique via effets thermoélectrique.Figure 17g illustrates the two-step reaction sequence for MLD growth of AB Zincone using diethylzinc (DEZ) and hydroquinone (HQ). Organic-inorganic hybrid MLD films have a low density that approximates the low densities of organic polymers. In contrast, inorganic ALD films have a much higher density. Mixtures of organic-inorganic MLD hybrid layers with ALD layers can be used to obtain films with a density that ranges from the low density of the pure MLD film to the high density of the inorganic ALD film [36]. By way of example, the density of the A1203 ALD: AB Alucone MLD films are shown in Figure 17f. A1203 ALD was grown using TMA and H2O. AB Alucone MLD was grown using TMA and EG [13]. The density was varied by changing the relative number of ALD and MLD cycles during the growth of the alloy. Figure 17e shows the Density of Al203 and Alucone AB alloys using TMA and EG of XRR analysis. The alloys were prepared using different numbers of TMA / H20 and TMA / EG cycles. For example, the 3: 1 ratio sample was prepared using repetitive sequences of three cycles of TMA / H. Figure 17f indicates that the density may vary widely from the evolution of organic matter. [00143] One of the advantages of the present invention is a novel interlayer film or organic interlayer composition. Other properties that depend on the density will also change accordingly. For example, mechanical properties such as modulus and elastic stiffness must be tunable. The optical and electrical properties such as the refractive index and the dielectric constant should also vary depending on the composition of the alloy film. In general, films with a variety of tunable properties should be possible by modifying the ratio of the ALD and MLD cycles used to grow the alloy film. Most of the MLD comment systems in this chapter have been based on AB, ABC or ABCD Process using TMA. Other organometallic and organic precursors are also possible. As mentioned previously, zinc-based inorganic organic hybrid films are possible using DEZ. Other organic-inorganic hybrid systems based on zirconium and titanium are possible using Zr (Ot -Bu) 4 and TiCl 4, respectively. Many other organometallic precursors can also be used to define other MLD hybrid organic-inorganic polymers. For example, magnesium (Mg) and manganese (Mn) metal alkyls are available in Mg (PCIE) 2 and Mn (PCIE) 2. These alkylmetals are expected to react with diols or carboxylic acids to define new ones. MLD systems. The possibilities for the MLD of organic-inorganic hybrid films are virtually limitless considering all the metals in the periodic table and the organic compounds available from organic chemistry. The challenge for the next few years will be to determine the organic hybrid-inorganic films that can be grown easily and that may have useful properties. The tuneable or even adjustable mechanical, optical, dielectric, conductive and chemical properties of organic-inorganic hybrid films should be useful for a wide range of applications. [00144] One of the advantages of the present invention is its implementation on high yield flexible film production systems for inorganic / organic hybrid photovoltaic cells as well as PV tandem cells. For starters, the efficiency of the cell increases with the absorption rate of the constituent materials. Figure 18 is an illustration of the optimal response curve achieved by NREL in a high efficiency solar cell. Fourteen new results are presented in the current version of these tables. The first new result in Table I is an all-time record for solar conversion by a single junction photovoltaic device. An efficiency of 27.6% was measured at the National Renewable Energy Laboratory (NREL) for a 1 cm2 thin-film GaAs device manufactured by Alta Devices, Inc. Alta Devices is a Santa Clara-based "start-up" company seeking to develop low cost, 30% effective solar modules. The second new result in Table I is an improvement in efficiency to 19.6% for a single 1 cm 2 copper-indium-gallium cell junction (CIGS) manufactured by and measured with NREL. Modeling of the organic cells: Similarly, Figures 13a, 13b and 13c respectively represent; (13a) schematic illustration of organic high layer modeling of a solar cell and (13b) hybrid cell modeling illustration with CIGS absorbent layer and (13c) a flexible schematic illustration. Structure assembled in a high efficiency solar hybrid cell with integrated storage substrate that is the subject of the present invention. Another advantage of the present invention is its implementation on the integrated structure of the substrate (also called ON BOARD) piezonanofils. There are several forms of piezoelectric materials: monocrystalline: this is the natural form of piezoelectric materials. Used initially, they were used to develop piezoelectric ceramics. Ceramics: These are special ceramics whose grains are all oriented in a predefined direction so as to endow them with piezoelectric capacitance. Composites: These are grains of piezoelectric materials trapped in a non-piezoelectric resin (also called matrix). This form is mainly used in the field of acoustics. Thin layers: 0.5 to 5 micron thick, these thin layers of piezoelectric materials are used to feed MEMS (Micro Electronical Mecanical Systems) such as micro-valves, micromotors ... Piezoelectricity is generally used at different levels to produce free energy without pollution, and without major constraints. Figures 19a and 19b show respectively; (19a) the principle of operation of the piezonano elements (piezonanil / piezonotubes) of a cell and (19b) the structure of the layer on a multilayer substrate in a high efficiency solar hybrid cell subject of the present invention. The piezonanofile function is to recycle the heat of the surrounding systems with electrical current through its piezo component. The piezo material (PZT) is covered with a film of carbon nanotubes (CNF). In appearance, it looks like chewing gum, even over-cooked modeling clay, but it's actually a real revolution: it's a component that can recover and recycle the energy spent by electronic systems. Designed in part by the Long Que team, a researcher in electrical engineering from Louisiana Tech University (2010), State of Louisiana), the device consists of a lever made of piezoelectric material capable of converting a mechanical voltage 45 into electrical voltage ; PZT in Figure (19a) covered with a film of carbon nanotubes (CNF in the diagram). The heat absorption by the film forces the lever to twist cyclically ... and thus to emit current. Which is recovered by nickel electrodes and reinvested in the electronic device emitting heat. And so on ... What violate the principles of thermodynamics, which prohibit in practice the perpetual cycles. 50 Long That certainly does not pretend. But it offers at least something to limit energy consumption, thus extending the autonomy. Better: the piezo sensor can also capture and convert light. It extracts energy from the environment. It is an advantage of the present invention to consider a generation of electric current by capturing heat on the back of solar substrate to translate it into electric current. In addition, the inventor proposes to compensate for the loss of the efficiency of the photovoltaic cell caused by the heat of the solar radiation by the transformation of thermal radiation into electric current and even to increase the conversion efficiency (called efficiency of the cell) by the use of the piezonanil or piezonotube at the do (reverse side) of the solar cell substrate. Progress beyond the state of the art: ZnO exhibits one of the largest piezoelectric coefficients of any semiconductor and has the most thermoelectric-based of all transparent conductive oxides. This has led to recent work in which it is considered for use in kinetic energy recovery via piezogenerators and thermal energy recovery via thermoelectric effects.

Tableau 4 donne une estimation en 2001 du potentiel de génération de densité de puissance de diverses techniques de collecte et de conversion d'énergie. H a rvesting .NlethoCl Power Density Soin Cells 5m\1- cm- Pi ezoe1ectric ;30nW.:cmj Vibration 1 1(50\cm3 Thernioe ectuic .100V:cm Depuis cette date, cependant, les deux approches piézo-électriques et thermoélectriques ont indépendamment montré une amélioration considérable du potentiel pour la récupération d'énergie par nano structuration. Pour piézo-génération, cela est lié à l'augmentation de la plage de déplacement et élasticité plus les résonances présentées par des nanostructures, qui peuvent amplifier la densité de puissance de plus de récolte afin de magnitude xv. Pour thermoélectrique, ceci est lié à une diminution de 50 fois de la conductivité thermique par rapport au substrat. Une expérience de croissance des nanofils de ZnO et de récupération d'énergie piézoélectrique permettent d'envisager une nouvelle approche combinée de récolte d'énergie cinétique et thermique couplé à des cellules solaires CIGS. Figure 19b illustre une image de microscope électronique à balayage (MEB) montrant deux surfaces en regard des tranches de silicium recouvertes avec des tableaux de l'auto-formation, orientées verticalement, ZnO nanofils réseaux cultivés par ablation laser.Table 4 gives an estimate in 2001 of the power density generation potential of various energy collection and conversion techniques. H a rvesting .NlethoCl Power Density Cells Care 5m \ 1- cm- Pi ezoe1ectric; 30nW.: Cmj Vibration 1 1 (50 \ cm3 Thernioe ectuic .100V: cm Since this date, however, both piezoelectric and thermoelectric approaches have independently showed a considerable improvement of the potential for energy recovery by nano structuring.For piezo-generation, this is related to increasing the range of motion and elasticity plus the resonances presented by nanostructures, which can amplify the density of power of more harvest in order to magnitude xv For thermoelectric, this is related to a 50-fold reduction in thermal conductivity compared to the substrate.A growth experiment of ZnO nanowires and piezoelectric energy recovery allow to consider a new combined approach to kinetic and thermal energy harvesting coupled with CIGS solar cells Figure 19b illustrates a mic image Scanning electron roscope (SEM) showing two surfaces facing silicon wafers coated with vertically oriented self-forming arrays, ZnO nanowires grated by laser ablation.

Les principaux avantages de l'ensemble de travaux ont été développé avec les caractéristiques suivantes: 1) une récupération d'énergie cinétique à base de ZnO de 5mW/cm3 2) une réalisation de ZnO thermoélectrique de base de 0,4. 40 [[00146] Un des avantages de la présente invention est sa mise en oeuvre sur les batteries intégrées au substrat (appelé on-board batteries) sur ou au verso du substrat de la cellule solaire. Pour les applications photovoltaïques, les accumulateurs au plomb sont les systèmes utilisés en large majorité en raison de leur faible coût (< 150 E/kWh), les plaçant 45 loin devant les autres technologies (NiCd, NiMH et Li-ion). Leurs performances électriques ne leur permettent cependant pas d'avoir la durée de vie des panneaux solaires associés (> 10 ans). Le Laboratoire des sources d'énergie miniatures (LSEM) propose d'utiliser la nouvelle technologie LiFePO4/graphite dont le coût objectif à court terme est inférieur à 300 E/kWh, présentant quatre avantages par rapport à la technologie au plomb : 1) durée de vie supérieure, 2) très faible autodécharge, 3) système 5 à 6 fois plus léger et 4) absence de maintenance. Le coût matière d'un accumulateur Li-ion (environ 80 % du coût de la batterie) est affecté à 25 % par le coût du cobalt et à 25 % par les organes de sécurité rendus notamment nécessaires par la forte réactivité à haute température de ce composé. C'est une réduction de coût supérieure à 30 % qui peut être réalisée dans les nouvelles générations d'accumulateurs grâce à l'utilisation du phosphate de fer, en raison d'une part de son coût objectif (1/3 de celui du cobalt), d'autre part de la suppression des organes de sécurité du fait de sa grande stabilité chimique et électrochimique. Le principal verrou concernant cette famille de composés est la faible conductivité électronique, rendant difficile son utilisation en batterie. En optimisant sa composition et le procédé de fabrication, le CEA/ Grenoble a réussi à stabiliser les performances du phosphate de fer à température ambiante (165 mAh /g à 23 °C). Dans cette filière "forte capacité, bas coût", une avancée notable est la réalisation de matériaux haute tension de type spinelle LiNiO, 5Mn 1, 504 présentant des performances stabilisées sur déjà plus de 50 cycles et qui permettront de dépasser 240 Wh/kg. Mais ces matériaux nécessitent encore des efforts de R&D pour pouvoir être intégrés dans des accumulateurs commerciaux capables de tenir 500 cycles. Couches minces et nanostructures de silicium comme anodes dans le contexte des batteries au 25 lithium (collaboration avec T. Gacoin, Groupe de chimie du solide de PMC). [00147] Nanostructures magnétiques et électrochimie à l'échelle atomique : Influence de la chimie de surface et du champ électrique sur les propriétés magnétiques (anisotropie et propagation de paroi de domaine) de couches électro déposées. 30 Ordre atomique local dans les alliages: Poursuite des études de la croissance d'alliages de surface en vue de corréler la microstructure. Figures 20a, 20b, 20c et 20d représentent respectivement ; (20a) une illustration schématisée 35 de domaines d'application des couches minces de stockage intégré au substrat de cellule solaire et (20b, 20c et 20d) une comparaison de la solution classique de lithium ion avec les structures nano titanate sur un substrat flexible dans une cellule hybride solaire haut rendement faisant l'objet de la présente invention. 40 Les différents aspects importants des batteries à couches minces comprenant des Électrodes nanométriques Inorganique, de l'électrolyte et de couches composites, nécessitent une optimisation de l'interface de l'Etat solide pour une augmentation de capacité, puissance et de fiabilité. La synthèse de matériaux composite et sa caractérisation, le développement de matériaux 45 nouveaux pour de l'électrode des piles en mettant l'accent sur le contrôle de l'interface et de l'ingénierie en 3D du film mince d'électrolyte ont été d'autres aspects important des travaux faisant l'objet de la présente invention. En particulier, la compréhension fondamentale de l'interface diffusion des batteries à couches minces (Thin Film Batteries) composites et flexible. Développement de revêtement et de la modélisation des processus en 3D compatible 50 avec les matériaux pour la 3D TF micro-batterie basé sur des techniques de micro-traitement ont constitué une partie importante de la recherche.The main advantages of the set of works have been developed with the following characteristics: 1) a ZnO based kinetic energy recovery of 5mW / cm3 2) a basic thermoelectric ZnO realization of 0.4. [00146] One of the advantages of the present invention is its implementation on the batteries integrated in the substrate (called on-board batteries) on or on the back of the substrate of the solar cell. For photovoltaic applications, lead accumulators are the systems used for the most part because of their low cost (<150 E / kWh), placing them 45 far ahead of other technologies (NiCd, NiMH and Li-ion). However, their electrical performance does not allow them to have the lifetime of the associated solar panels (> 10 years). The Miniature Energy Sources Laboratory (LSEM) proposes to use the new LiFePO4 / graphite technology whose short-term target cost is less than 300 E / kWh, with four advantages over lead technology: 1) duration higher life, 2) very low self-discharge, 3) 5 to 6 times lighter system and 4) no maintenance. The material cost of a Li-ion accumulator (approximately 80% of the cost of the battery) is assigned to 25% by the cost of cobalt and 25% by the safety devices made necessary in particular by the high reactivity at high temperature of the battery. this compound. It is a cost reduction of more than 30% that can be achieved in the new generations of accumulators thanks to the use of iron phosphate, partly because of its objective cost (1/3 of that of cobalt ), on the other hand the removal of safety devices because of its high chemical and electrochemical stability. The main lock on this family of compounds is the low electronic conductivity, making it difficult to use in battery. By optimizing its composition and the manufacturing process, CEA / Grenoble succeeded in stabilizing the performance of iron phosphate at room temperature (165 mAh / g at 23 ° C). In this sector "high capacity, low cost", a significant advance is the realization of LiNiO, 5Mn 1, 504 spinel type high voltage materials with stabilized performance over already more than 50 cycles and which will exceed 240 Wh / kg. But these materials still require R & D efforts to be integrated into commercial batteries capable of holding 500 cycles. Thin films and nanostructures of silicon as anodes in the context of lithium batteries (collaboration with T. Gacoin, PMC Solid Chemistry Group). Magnetic nanostructures and electrochemistry at the atomic scale: Influence of surface chemistry and electric field on the magnetic properties (anisotropy and domain wall propagation) of electro deposited layers. Local Atomic Order in Alloys: Continued studies of growth of surface alloys to correlate microstructure. Figures 20a, 20b, 20c and 20d show respectively; (20a) a schematic illustration of fields of application of the thin storage layers integrated in the solar cell substrate and (20b, 20c and 20d) a comparison of the conventional lithium ion solution with the nano titanate structures on a flexible substrate in a high efficiency solar hybrid cell which is the subject of the present invention. The different important aspects of thin-film batteries including Inorganic nanoscale electrodes, electrolyte and composite layers, require solid state interface optimization for increased capacity, power and reliability. The synthesis of composite materials and its characterization, the development of new 45 materials for battery electrode with emphasis on interface control and 3D engineering of thin electrolyte film have been other important aspects of the work of the present invention. In particular, the fundamental understanding of the diffusion interface of Thin Film Batteries composite and flexible. Development of 3D-compatible coating and process modeling 50 with materials for 3D micro-battery TF based on micro-processing techniques have been an important part of the research.

Autre aspect de la présente invention est la mise à l'échelle des processus sur des feuilles métalliques (roll-to-roll), le développement de solutions et de matériaux à bas coûts et abondant compatibles avec la production des cellules solaires hybrides [00148] Un des avantages de la présente invention est l'utilisation des batteries lithium Nano-titanate. La Super Charge Ion Battery, ou SCiB, est une batterie développé en grande partie par Toshiba. La SCiB est proche des batteries lithium-ion « standards » des outils informatiques portables (téléphones, ordinateurs etc.) avec cependant des atouts : ^ Durée de vie : 10 ansl ^ Nombre de cycles de charge/décharge : 6 000 (soit 10 fois plus que pour les batteries « standards ») ^ Vitesse de rechargement : neuf fois plus vite qu'une batterie lithium-ion (c'est son atout principal) ^ Plus de sécurité que les batteries lithium-ion ^ Moins de difficultés à contrôler électroniquement (charge, maintien en charge, capacité à débiter du courant) ^ Mais avec un inconvénient : ^ Trois fois moins de capacité à poids égal qu'une batterie lithium-ion 20 Historique de la naissance des batteries SCiB peut Atre résumé comme suit : ^ 2005 : Toshiba publie le principe de la SCiB ^ 2008 : entrée en service d'une première usine de production (150 000 unités/mois) ^ 2009 : Toshiba projette une nouvelle usine pour 2011 (production espérée : 500 000 25 unités par mois) Caractéristiques techniques les plus remarquables des batteries SCiB sont : ^ Anode : Oxide Lithium-Titane ^ Cathode : Matériau à électrode négative ^ Stabilité thermique (chauffe peu) 30 ^ Point éclair élevé (peu de court circuits) ^ Structure interne résistante aux courts-circuits ^ Faibles risques de combustion/rupture ^ 10 % de perte de capacité obtenus au bout de 3000 cycles décharge/Charge rapide. ^ Cycle de vie > 6000 charges/décharges (cycle de vie = perte de capacité inférieure à 35 20 %) ^ Charge très rapide (90 % atteints en 5-10 min) ^ Plage de température de fonctionnement de -40°C à 60°C ^ Tension d'une cellule SCiB : 2,4 V ^ Densité : 1,48 40 ^ Densité énergétique : env. 50 Wh/kg ^ Densité de puissance : env. 3 kW/kg ^ Usage de produits polluants réduits ^ Charge rapide La charge rapide n'est pas une caractéristique directe de la batterie. Ce sont tous ses éléments 45 de robustesse (stabilité thermique, point éclair élevé, structure interne résistante aux court- circuits) qui permettent d'utiliser des courants plus forts que pour des batteries Lithium-ion sans risques d'explosion. On peut ainsi gagner jusqu'à 90 % du temps de charge par rapport à ces dernières. 50 Dans nos études : Technologie de titanate de lithium est très unique car il ne contient pas d'interface d'électrolyte solide (SEI). Le SEI est un «film» sur l'anode qui est une résistance interne limitant la puissance de sortie et génère de la chaleur accumulée dans une batterie standard au lithium-ion. Par conséquent, l'absence d'un SEI permet à la batterie lithiumtitanate de travailler efficacement à des températures extrêmes et réduit le risque d'emballement thermique de manière significative. En bref, en enlevant le graphite hautement réactif à partir de la conception du système, et à la place à l'aide de titanate de lithium matériaux nanostructurés en tant que matériau d'électrode négative, aucune interaction significative a lieu avec l'électrolyte. La plage de température de la batterie lithium Nano-titanate est également plus large que celle d'autres technologies : de -40 ° C à 55 ° C (-40 ° F à 131 ° F). Cette capacité élimine pratiquement la nécessité d'un chauffage supplémentaire lorsque la pile est utilisée dans des environnements à basse température et réduit ou élimine les besoins en refroidissement pour un fonctionnement à haute température. Les Batteries lithium-ion classiques peuvent généralement subir le cycle charges/décharges environ 1000 fois avant qu'ils ne soient considérés comme plus utiles. Dans les tests de laboratoire, les systèmes de stockage et Altairnano, les batterie lithium titanate ont atteint plus de 25 000 cycles de charge- décharge et - à des taux jusqu'à 40 fois plus grande que les batteries ordinaires, et encore conserver jusqu'à 80 % de la capacité de charge initiale. Figure 20c-1 illustre une Nano Lithium Titanate en 3D avec plus de cycle de vie et sans stresse lors de charge et décharge Figure 20c-2 montre une Anode en Lithium-ion standard ralentissant le taux de charge avec la 20 cathode due à sa surface arrondie de carbone Figure 20c-3 montre une Anode en Nano Lithium-ion Titanate avec plus de 30 fois de surface d'échange rendant un cycle de charge et de décharge plus rapide. 25 [00149] Autres avantages de mise en oeuvre de nouveau matériau pour les batteries de stockage des cellules solaires Et/ou véhicules électriques. Un des avantages de la présente invention est de proposer un matériau pouvant tripler la capacité des batteries à lithium ion, permettant ainsi aux véhicules électriques d'avoir une autonomie aux alentours des 600km. L'entreprise a également développé un nouveau matériau pour conduire 30 l'électricité dans la batterie. Figures 21a et 21b représentent respectivement ; (21a) une illustration de cellule solaire avec batterie de stockage en couches minces intégrée au substrat de cellule solaire et (2 lb) une illustration des étapes de la solution nano titanate en multicouches sur un substrat flexible 35 dans une cellule hybride solaire haut rendement faisant l'objet de la présente invention. (Note *1: Gel-type electrolytes: electrolytes of a jelly-like substance. Because they have lower fluidity compared to liquid types, they can be used in coating) Une partie des résultats de cette recherche et le développement (la technologie de processus) a 40 été réalisée avec l'appui du Projet de recherche sur les technologies de pointe pour l'application et l'utilisation commerciale des batteries lithium-ion étant gérés par la Nouvelle Energie et Industrial Technology Development Organization (NEDO) . Dans l'avenir, nous allons examiner la production de masse de ces batteries lithium-ion de type de film, le but de réaliser rapidement des produits pour une variété d'utilisations, y 45 compris les véhicules électriques. Les réalisations de cette recherche seront annoncés à Eco- Products 2013 qui se tiendra à Tokyo Big Sight de Décembre 12-14 cette année. Le processus de recherche de Sekisui Chemical , qui vise à être une société de premier de contribuer à l'environnement , a mis à profit son film haute performance bien rodée comme un 50 instrument pour créer un produit environnemental novateur . La société a notamment concentré ses forces sur les matériaux et dispositifs énergétiques, stimuler la R & D sur les matériaux de la batterie et les processus de production de batteries lithium-ion pour trouver des solutions aux problèmes actuels de poids, l'espace, la sécurité et la capacité. Depuis l'exercice 2012, il s'est engagé dans l'accélération de cette recherche avec l'appui du Projet de recherche en technologie avancée pour l'application et l'utilisation commerciale des batteries lithium-ion étant gérés par la Nouvelle Energie et Industrial Technology Development Organization (NEDO). L'entreprise a fait des efforts agressifs dans le développement de matériaux à haute conductivité et procédés permettant la fabrication de cellules de batterie de grande de la région / long qui ne peut être réalisé avec les processus existants au lithium-ion révolutionnaire. La technologie de Li-nano Titanate décrite dans la présente invention offre également la combinaison idéale d'énergie et de puissance produites pour compenser le comportement dynamique de charge/décharge à des niveaux de décharge variables.Another aspect of the present invention is the scaling of processes on metal sheets (roll-to-roll), the development of low-cost and abundant solutions and materials compatible with the production of hybrid solar cells [00148] One of the advantages of the present invention is the use of Nano-titanate lithium batteries. The Super Charge Ion Battery, or SCiB, is a battery developed largely by Toshiba. The SCiB is close to lithium-ion batteries "standard" portable computing tools (telephones, computers etc.) with however assets: ^ Lifespan: 10 yearsl ^ Number of cycles of charge / discharge: 6 000 (or 10 times more than for "standard" batteries) ^ Charging speed: nine times faster than a lithium-ion battery (its main asset) ^ More security than lithium-ion batteries ^ Less trouble controlling electronically (charge, support, ability to charge current) ^ But with one disadvantage: ^ Three times less capacity at equal weight than a lithium-ion battery 20 History of the birth of SCiB batteries can be summarized as follows: ^ 2005: Toshiba publishes SCiB principle ^ 2008: first production plant enters service (150,000 units / month) ^ 2009: Toshiba plans new plant for 2011 (expected production: 500,000 25 units per month) charac The most outstanding technical features of SCiB batteries are: ^ Anode: Lithium-Titanium Oxide ^ Cathode: Negative electrode material ^ Thermal stability (low heat) 30 ^ High flash point (few short circuits) ^ Short-circuit resistant internal structure Low risk of combustion / rupture ^ 10% loss of capacity obtained after 3000 cycles discharge / rapid charge. ^ Lifecycle> 6000 charges / discharges (life cycle = less than 20% capacity loss) ^ Very fast charging (90% achieved in 5-10 min) ^ Operating temperature range of -40 ° C to 60 ° C ° C ^ Voltage of a SCiB cell: 2,4 V ^ Density: 1,48 40 ^ Energy density: approx. 50 Wh / kg ^ Power density: approx. 3 kW / kg ^ Use of reduced pollutants ^ Fast charging Fast charging is not a direct characteristic of the battery. These are all elements 45 robustness (thermal stability, high flash point, internal structure resistant to short circuits) that allow to use stronger currents than for Lithium-ion batteries without risk of explosion. It can thus save up to 90% of the charging time compared to the latter. 50 In our studies: Lithium titanate technology is very unique because it does not contain solid electrolyte interface (SEI). The SEI is a "film" on the anode that is an internal resistance limiting the power output and generates heat accumulated in a standard lithium-ion battery. Therefore, the absence of an SEI allows the lithiumtitanate battery to work effectively at extreme temperatures and reduces the risk of thermal runaway significantly. In short, by removing the highly reactive graphite from the system design, and instead using lithium titanate nanostructured materials as the negative electrode material, no significant interaction takes place with the electrolyte. The temperature range of the Nano-titanate lithium battery is also wider than other technologies: -40 ° C to 55 ° C (-40 ° F to 131 ° F). This capability virtually eliminates the need for additional heating when the cell is used in low temperature environments and reduces or eliminates cooling requirements for high temperature operation. Conventional lithium-ion batteries can typically go through the charge / discharge cycle about 1000 times before they are considered more useful. In laboratory tests, storage systems and Altairnano, lithium titanate batteries have reached more than 25,000 charge-discharge cycles and - at rates up to 40 times greater than ordinary batteries, and still conserve up to at 80% of the initial load capacity. Figure 20c-1 illustrates a 3D Nano Lithium Titanate with more life cycle and without stress during charging and discharging Figure 20c-2 shows a standard Lithium-ion anode slowing the charge rate with the cathode due to its surface rounded carbon Figure 20c-3 shows a Nano Lithium-ion Titanate anode with more than 30 times exchange surface making a charge and discharge cycle faster. [00149] Other Advantages of Implementing New Material for Solar Cell Storage Batteries and / or Electric Vehicles. One of the advantages of the present invention is to propose a material that can triple the capacity of lithium ion batteries, thus enabling electric vehicles to have a range around 600km. The company has also developed a new material to drive electricity into the battery. Figures 21a and 21b show respectively; (21a) an illustration of solar cell with thin-film storage battery integrated into the solar cell substrate and (2 lb) an illustration of the steps of the nano-titanate multilayer solution on a flexible substrate 35 in a high efficiency solar hybrid cell making the subject of the present invention. (Note * 1: Gel-type electrolytes: electrolytes of a jelly-like substance.) Part of the results of this research and development (process technology) ) was carried out with the support of the Research Project on Advanced Technologies for the Application and Commercial Use of Lithium-Ion Batteries being managed by the New Energy and Industrial Technology Development Organization (NEDO). In the future, we will examine the mass production of these film-type lithium-ion batteries, the goal of rapidly producing products for a variety of uses, including electric vehicles. The achievements of this research will be announced at Eco-Products 2013 to be held at Tokyo Big Sight from December 12-14 this year. The research process of Sekisui Chemical, which aims to be a premier society contributing to the environment, has used its well-honed high-performance film as a tool to create an innovative environmental product. In particular, the company has focused its efforts on energy materials and devices, stimulating R & D on battery materials and lithium-ion battery production processes to find solutions to the current problems of weight, space, security and capacity. Since 2012, he has been involved in accelerating this research with the support of the Advanced Technology Research Project for the Application and Commercial Use of Lithium-Ion Batteries being managed by the New Energy and Industrial Technology Development Organization (NEDO). The company has made aggressive efforts in the development of high conductivity materials and processes allowing the manufacture of large / long battery cells that can only be achieved with the existing revolutionary lithium-ion processes. The Li-nano Titanate technology described in the present invention also provides the ideal combination of power and power produced to compensate for dynamic charge / discharge behavior at varying discharge levels.

Un des avantages de la présente invention est une intégration à grande échelle des énergies renouvelables (photovoltaïques) sur une surface optimisée de l'installation Les batteries lithium -ion sont un type de non - aqueux électrolyte de la batterie rechargeable lorsque la batterie lithium- ion à l'intérieur des électrolytes fournit la conductivité électrique.One of the advantages of the present invention is a large scale integration of renewable energies (photovoltaics) on an optimized surface of the installation Lithium-ion batteries are a type of non-aqueous electrolyte of the rechargeable battery when the lithium-ion battery inside electrolytes provides electrical conductivity.

Les modèles standard ont oxydes métalliques de lithium à l'électrode positive et un matériau carboné tel que le graphite à l'électrode négative, et utilisent en général une solution électrolytique. Grâce à la solution électrolytique est une barrière à assurer la sécurité de la batterie lithium ion, et de nombreux instituts de recherche visant à solidifier la solution électrolytique, mais du point de vue de la performance et de la productivité, la solution électrolytique reste la substance la norme. Sekisui Chemical , en mettant l'accent déterminé sur l'utilisation de gel pour les électrolytes , a récemment utilisé de nouveaux matériaux d'électrolyte polymère organique comme de type gel électrolytes de conductivité ionique élevée (environ dix fois d'autres produits Sekisui Chemical ) pour obtenir la perspective de la réalisation à grande vitesse continue la production de cellules de batterie (à dix fois par rapport à d'autres produits de Sekisui Chemical ) et amélioration de la sécurité en utilisant un procédé de revêtement en continu plutôt que d' un procédé d'infusion sous vide . En outre, il a mis au point des matériaux silicium négatif d'électrode de grande capacité à faire un usage optimal de cette performance, la réalisation d'une cellule de batterie de grande capacité (900Wh/L). Le développement de type de film batteries lithium-ion de grande capacité fonctionnant de pratique tout en étant souple, mince de long et couvre une grande surface, a massivement amélioré la liberté dans la conception de la forme des produits finaux, conduisant à l'anticipation de leur utilisation dans les automobiles, maisons, les appareils électriques et ainsi de suite tout en acquérant la légèreté sans précédent, l'amélioration de la conception à pouvoir être installé dans n'importe quelle forme de forme * 3 économiser de l'espace (un tiers de la taille des produits antérieurs). Note *3: Les valeurs fournies par ces batteries lithium-ion sous forme de film [1] Poids léger Comme ils pèsentent un tiers des produits précédents, ils sont (Lightweight): capables de réduire le mouvement d'entrée par touche de l'énergie de la batterie elle-même. [2]Espace réduite (Space- la minceur et leur petite taille permettent d'être stockés de manière compacte pour une utilisation efficace de l'espace saving): économisé. [3] Performance dans Grâce à la forte liberté dans la définition du produit lui conception permet d'être placé dans ce qui était contraire l'espace (Design performance): inutilisé, ce qui rend encore plus l'utilisation de l'espace. Note* 4 sur Film-type lithium-ion batteries: La taille supposée de batteries lithium-ion de type film est actuellement de 200cm, 30cm de large, et une épaisseur de 0,3 à 5 mm (cependant, la taille varie en fonction de la capacité de conception) [00150] Cellules solaires doubles faces (appelé aussi bifaciales) et hybrides. A ce stade, pour terminer le processus de cellule solaire, à l'isolement de bord doit être effectué afin d'éviter le court-circuit entre l'émetteur et le contact arrière de la cellule. Dans un procédé mono facial cette étape peut être effectuée juste après la diffusion d'émetteur et , dans ce cas , le traitement chimique par voie humide est utilisé . L'un des procédés d'isolement de bord les plus réussis est traçage au laser. Il est parfaitement adapté à un traitement en ligne et la plaquette reste intacte, ce qui est une exigence importante 10 pour la manipulation de plaquettes minces. D'autres techniques possibles pour effectuer l'isolement de bord sont : gravure chimique humide , la gravure par plasma , découpe scie ou du papier de verre . Un rapport détaillé, y compris la plupart des techniques pertinentes pour isoler les bords est présenté par Hauser et 15 al. Ici, nous avons présenté la dernière étape pour fabriquer des cellules solaires bifaciales. La structure schématique est présentée à la Figure 11 a, par rapport à la cellule solaire mono-faciale standard. 20 Figures 22a, 22b et 22c représentent respectivement ; (22a) une illustration de cellule solaire double face avec sa métallisation (22b) et sa courbe de réponse ainsi que les réponses spectrales de la cellule (22c) dans une cellule hybride solaire haut rendement faisant l'objet de la présente invention. 25 Figure 22a de la présente invention montre un champ de surface Al-back sérigraphiée (AlBSF) est largement utilisé pour passiver la surface arrière des cellules solaires au silicium. Afin d'accroître le rapport coût-efficacité des cellules solaires, il existe une forte tendance à réduire encore l'épaisseur de la plaquette vers le bas à au moins 200 pm. Donc, la vitesse de recombinaison de surface arrière (Sb) commence à forte influence les performances des 30 cellules solaires lorsque les approches de la longueur de diffusion des porteurs minoritaires ou dépasse l'épaisseur de l'appareil. Al-BSF qui peut diminuer Sb devient beaucoup plus important. Auparavant, la plupart des chercheurs utilisées cellule solaire interne rendement quantique (IQE) à l'analyse de la qualité de Al-BSF. Mais cette méthode est ne pouvait caractériser Al-BSF directement en raison d'autres facteurs. Dans la figure 22a, les champs 35 d'arrière-surface sont formés en utilisant couche sérigraphiée sur Al Cz P-silicium de type directement suivi frittage en four à bande et nous mesurons la durée de vie des porteurs minoritaires après la cuisson. Lorsque ces cellules sont basés sur un substrat à la place d'un substrat de type p de type n, le processus de séquence peut être maintenue, mais dans ce cas, l'émetteur (face avant) serait la surface de bore diffusée (p +) et le champ de surface arrière 40 serait être phosphore (n +). Plusieurs changements dans les étapes de traitement ont été testés e.g., en commençant par la diffusion de phosphore au lieu de la diffusion de bore, texturation de la face arrière et la face avant gravure, entre autres. Les meilleurs résultats ont été obtenus avec le procédé présenté dans cette section. [[00151] Résultats de la cellule solaire. Avant de présenter les résultats de cellules solaires obtenues au cours de cette étude, il est nécessaire d'introduire des paramètres les plus importants qui caractérisent la cellule solaire. Paramètre les plus pertinents sont décrits ci-5 après. Comme l'on peut trouver dans les littératures sur PV [PVE] : des tests standardisés permet la comparaison de l'efficacité et d'autres paramètres de la cellule fabriqués par les différentes entreprises et laboratoires avec différentes technologies " . 10 Les conditions d'essai standard ( STC ) sont généralement : - masse d'air 1,5 spectre ( AM1.5 ) pour les cellules terrestres et des masses d'air 0 ( AMO ) pour les cellules de l'espace - L'intensité de 100 mW/cm2 ( 1 kW/m2 , un soleil d'éclairage ) - Température de la cellule de 25 ° C ( pas 300 K ) 15 - Quatre points sonde pour éliminer l'effet de la résistance de contact sonde / cellule. Selon Wikipedia [ WIK : " la masse d'air 1,5 ( AM1.5G ) spectre correspond à l'éclairement et le spectre de l'incident de la lumière du soleil par temps clair sur une 37 surface ° incliné de soleil face avec le soleil à un angle de 41,81 ° dessus de l'horizon . 20 Le rendement de conversion de l'énergie d'une cellule solaire " rl " est le pourcentage d'énergie lumineuse incidente qui se termine en fait vers le haut en énergie électrique. Ceci est calculé au point de puissance maximale, Pm, divisée par la densité de rayonnement de la lumière d'entrée (E, en W/m2) sous DCP et l'aire de surface de l' cellule solaire ( Ac en m2) " . 25 = Pm E - Ac Le maximum absolu théoriquement possible de l'efficacité de conversion de la lumière du soleil est de 93 % en raison de la limite Carnot, compte tenu de la température des photons 30 émis par la surface du soleil [ HEN ] . " Cellule solaire peut fonctionner sur une large gamme de tensions (V) et les courants (I) . En augmentant la charge résistive sur une cellule irradiée en continu à partir de zéro ( court-circuit ) à une valeur très élevée ( un circuit ouvert) , on peut déterminer le point de puissance maximale , au point que maximise V x I , c'est- à-dire, la charge pour laquelle la cellule peut 35 fournir une puissance électrique maximale ( à ce niveau de l'irradiation ) . La puissance de sortie est égale à zéro à la fois dans le mode de court-circuit et de circuit ouvert. Le point de puissance maximale d'une cellule photovoltaïque varie avec éclairage incident " [ WIK . Comme expliqué par l'éducation PV [ PVE : " la courbe IV d'une cellule solaire est la superposition de la courbe IV de la diode de la cellule solaire dans le noir avec le courant 40 généré par la lumière . La lumière a pour effet de décaler la courbe IV vers le bas dans le quatrième quadrant où la puissance peut être extraite de la diode (voir Fig. 12). Éclairer une cellule ajoute les courants normaux "sombres" dans la diode de sorte que le droit de la diode devient : 45 Figure12b illustre l'Effet de la lumière sur les caractéristiques courant-tension d' une jonction p- Les deux paramètres limitatifs utilisés pour caractériser le rendement des cellules solaires sont court courant de circuit (Isc) qui est le courant à tension nulle , dans des conditions idéales proportionnel à la lumière du soleil est disponible) et de la tension en circuit ouvert ( Voc ) qui est la tension maximale à courant nul [ S & Q ] . Cette valeur augmente de façon logarithmique à une augmentation de la lumière du soleil.Standard models have lithium metal oxides at the positive electrode and a carbonaceous material such as graphite at the negative electrode, and typically use an electrolytic solution. Thanks to the electrolyte solution is a barrier to ensure the safety of the lithium ion battery, and many research institutes to solidify the electrolyte solution, but from the point of view of performance and productivity, the electrolyte solution remains the substance Standard. Sekisui Chemical, with a strong focus on the use of gel for electrolytes, has recently used new organic polymer electrolyte materials such as electrolyte gel type of high ionic conductivity (about ten times other Sekisui Chemical products) to obtain the prospect of continued high-speed production of battery cells (at ten times compared to other products of Sekisui Chemical) and improving safety by using a continuous coating process rather than a vacuum infusion process. In addition, it has developed high-capacity negative electrode silicon materials to make optimal use of this performance, achieving a high capacity (900Wh / L) battery cell. The development of high-capacity lithium-ion battery type film working practice while being flexible, thin long and covers a large area, has massively improved freedom in the design of the shape of the final products, leading to anticipation from their use in automobiles, homes, electrical appliances and so on while acquiring unprecedented lightness, improved design to be able to be installed in any form of shape * 3 save space ( one third of the size of the previous products). Note * 3: The values provided by these lithium-ion batteries in film form [1] Light weight As they weigh one third of the previous products, they are (Lightweight): able to reduce the input movement by touch of the battery power itself. [2] Space reduced (Space-slimming and their small size allow to be stored in a compact way for efficient use of space saving): saved. [3] Performance in Thanks to the strong freedom in product definition it design can be placed in what was otherwise space (Performance Design): unused, which makes even more use of space. Note * 4 on Film-type lithium-ion batteries: The supposed size of lithium-ion-type film batteries is currently 200cm, 30cm wide, and a thickness of 0.3-5mm (however, the size varies depending design capacity) [00150] Double sided (also called bifacial) and hybrid solar cells. At this point, to complete the solar cell process, the edge isolation must be done in order to avoid the short circuit between the transmitter and the back contact of the cell. In a mono-facial process this step can be carried out immediately after the emitter diffusion and, in this case, the wet chemical treatment is used. One of the most successful edge isolation processes is laser tracing. It is perfectly suited to online processing and the wafer remains intact, which is an important requirement for handling thin wafers. Other possible techniques for performing edge isolation are: wet chemical etching, plasma etching, saw cutting or sandpaper. A detailed report including most of the relevant techniques for isolating the edges is presented by Hauser et al. Here we presented the last step to make bifacial solar cells. The schematic structure is shown in Figure 11a, with respect to the standard mono-facial solar cell. Figures 22a, 22b and 22c show respectively; (22a) an illustration of a double-sided solar cell with its metallization (22b) and its response curve as well as the spectral responses of the cell (22c) in a high-efficiency solar hybrid cell forming the subject of the present invention. Figure 22a of the present invention shows a screen printed Al-back surface field (AlBSF) is widely used to passivate the back surface of silicon solar cells. In order to increase the cost-effectiveness of solar cells, there is a strong tendency to further reduce the wafer thickness down to at least 200 μm. Thus, the back surface recombination rate (Sb) begins to strongly influence the performance of the solar cells when approaches to the minority carrier diffusion length or exceeds the thickness of the apparatus. Al-BSF that can decrease Sb becomes much larger. Previously, most researchers used internal quantum cell quantum efficiency (IQE) at Al-BSF quality analysis. But this method is not able to characterize Al-BSF directly because of other factors. In FIG. 22a, the back-surface fields are formed using screen-type Al Cz P-silicon screen-type directly followed by strip-furnace sintering and we measure the lifetime of the minority carriers after firing. When these cells are based on a substrate instead of an n-type p-type substrate, the sequence process can be maintained, but in this case, the transmitter (front side) would be the diffused boron surface (p +) and the rear surface field 40 would be phosphorus (n +). Several changes in the processing steps were tested e.g., starting with phosphorus diffusion instead of boron scattering, texturing of the back face and the front side etching, among others. The best results were obtained with the method presented in this section. [00151] Results of the solar cell. Before presenting the results of solar cells obtained during this study, it is necessary to introduce the most important parameters that characterize the solar cell. Most relevant parameter are described below. As can be found in the literature on PV [PVE]: standardized tests allows the comparison of efficiency and other parameters of the cell manufactured by different companies and laboratories with different technologies. "10 The conditions of standard test (STC) are usually: - 1.5 air mass spectrum (AM1.5) for terrestrial cells and 0 air masses (AMO) for space cells - Intensity of 100 mW / cm2 (1 kW / m2, a lighting sun) - Cell temperature of 25 ° C (not 300 K) 15 - Four probe points to eliminate the effect of probe / cell contact resistance According to Wikipedia [ WIK: "The mass of air 1.5 (AM1.5G) spectrum corresponds to the illumination and spectrum of incident of sunlight in clear weather on a 37 ° inclined surface of sun facing with the sun at an angle of 41.81 ° above the horizon. The energy conversion efficiency of a solar cell "rl" is the percentage of incident light energy which actually ends up in electrical energy. This is calculated at the point of maximum power, Pm, divided by the radiation density of the input light (E, in W / m2) under DCP and the surface area of the solar cell (Ac in m2). 25 = Pm E - Ac The absolute maximum theoretically possible of the conversion efficiency of the sunlight is 93% because of the Carnot limit, given the temperature of the photons 30 emitted by the sun's surface [HEN Solar cell can operate over a wide range of voltages (V) and currents (I). By increasing the resistive load on a continuously irradiated cell from zero (short circuit) to a very high value (an open circuit), one can determine the maximum power point, to the point that maximizes V x I, c ' i.e., the load for which the cell can provide maximum electrical power (at this level of irradiation). The output power is zero in both the short-circuit and open-circuit modes. The maximum power point of a photovoltaic cell varies with incident illumination "[WIK] As explained by PV education [PVE:" IV curve of a solar cell is the superposition of the IV curve of the diode of the cell solar in the dark with the current 40 generated by the light. The effect of the light is to shift the IV curve down into the fourth quadrant where the power can be extracted from the diode (see Fig. 12). Enlightening a cell adds the normal "dark" currents in the diode so that the right of the diode becomes: 45 Figure12b illustrates the effect of light on current-voltage characteristics of a junction p- The two limiting parameters used to Characterize the efficiency of solar cells are short circuit current (Isc) which is the current at zero voltage, under ideal conditions proportional to sunlight is available) and open-circuit voltage (Voc) which is the maximum voltage zero current [S & Q]. This value increases logarithmically with an increase in sunlight.

Pour chaque point de la courbe IV, le produit de la tension et de courant représente la sortie de puissance pour que l'état de fonctionnement. Une cellule solaire peut également être caractérisé par son point de puissance maximale, lorsque le produit Vmpp x Je mpp est à sa valeur maximale [WEN]. " Un autre terme en définissant le comportement global d'une cellule solaire est le facteur de remplissage (FF). Il s'agit du rapport de la puissance disponible au niveau du point de puissance maximale (Pm), divisée par la tension en circuit ouvert (Voc) et du courant de court-circuit (Isc) : FF = H Voc Isc 11 - Un - E = c Voc - Isc Le facteur de remplissage est directement affectée par les valeurs des séries de la cellule et des résistances shunt " [ WIK ] . L'augmentation de la résistance de shunt ( Rsh ) et la diminution de la résistance série (Rs) de plomb à un taux de remplissage supérieur , résultant ainsi en une plus grande efficacité , et amener la puissance de sortie de la cellule proche de son maximum théorique [ NEL ] . Un autre procédé important de caractériser les performances des cellules solaires est la réponse spectrale. La réponse spectrale est conceptuellement similaire à l' efficacité quantique [PVE ] . " Quantum efficacité ( QE) est le rapport entre le nombre de porteurs de charge collectés par la cellule solaire au nombre de photons d' une énergie donnée qui brille sur la cellule solaire. Ceci conduit à : SR= q - X QE h - c QE a donc pour objet la réponse d'une cellule solaire à différentes longueurs d'onde dans le spectre de la lumière brillant sur la cellule. Le QE est donnée en fonction de chaque longueur d'onde ou de l'énergie. Si tous les photons d'une certaine longueur d'onde sont absorbées et nous recueillons les porteurs minoritaires résultant, le QE à cette longueur d'onde particulière a une valeur d'un. Le QE pour les photons avec une énergie inférieure à la bande interdite est zéro. Deux types de rendement quantique d'une cellule solaire sont souvent pris en considération: L'efficacité quantique externe (EQE) est le rapport entre le nombre de porteurs de charge collectés par la cellule solaire au nombre de photons d'une énergie donnée qui brille sur la cellule solaire de l'extérieur (photons incidents). Rendement quantique interne (IQE) est le rapport entre le nombre de porteurs de charge collectés par la cellule solaire au nombre de photons d'une énergie donnée qui pénètrent dans la cellule solaire de l'extérieur et sont absorbés par la cellule.For each point of curve IV, the product of the voltage and current represents the power output for the operating state. A solar cell can also be characterized by its maximum power point, when the product Vmpp x Je mpp is at its maximum value [WEN]. "Another term defining the overall behavior of a solar cell is the fill factor (FF), which is the ratio of the power available at the point of maximum power (Pm), divided by the circuit voltage. open (Voc) and short-circuit current (Isc): FF = H Voc Isc 11 - A - E = c Voc - Isc The fill factor is directly affected by the values of the series of the cell and shunt resistors " [WIK]. The increase of the shunt resistance (Rsh) and the decrease of the series resistance (Rs) of lead to a higher filling rate, thus resulting in greater efficiency, and bring the power output of the cell close to its theoretical maximum [NEL]. Another important method of characterizing the performance of solar cells is the spectral response. The spectral response is conceptually similar to quantum efficiency [PVE]. "Quantum Efficiency (QE) is the ratio of the number of charge carriers collected by the solar cell to the number of photons of a given energy shining on the solar cell, which leads to: SR = q - X QE h - c QE therefore deals with the response of a solar cell at different wavelengths in the spectrum of bright light on the cell.EQ is given as a function of each wavelength or energy. photons of a certain wavelength are absorbed and we collect the resulting minority carriers, the QE at this particular wavelength has a value of 1. The QE for photons with energy below the bandgap is zero Two types of quantum efficiency of a solar cell are often taken into consideration: External quantum efficiency (EQE) is the ratio between the number of charge carriers collected by the solar cell to the number of photons of a given energy that shine su r the solar cell from the outside (incident photons). Internal Quantum Yield (IQE) is the ratio of the number of charge carriers collected by the solar cell to the number of photons of a given energy that enter the solar cell from outside and are absorbed by the cell.

L'IQE est toujours plus grande que l'examen européen de qualification. Un faible IQE indique que la couche active de la cellule solaire n'est pas en mesure de faire bon usage des photons. Pour mesurer l' IQE , une première mesure le EEQ du dispositif solaire , des mesures de sa transmission et de réflexion , et combine ces données pour en déduire l' IQE » [ WIK ] .The WQI is always bigger than the European qualifying examination. A low IQE indicates that the active layer of the solar cell is not able to make good use of the photons. To measure the WQI, a first measure the EEQ of the solar device, measurements of its transmission and reflection, and combines these data to deduce the WQI "[WIK].

Selon éducation PV [ PVE : " la réponse spectrale idéal est limitée à grandes longueurs d'onde par l'incapacité du semi-conducteur à absorber les photons avec des énergies inférieures à la largeur de bande . Cette limite est la même que celle rencontrée dans les courbes d'efficacité quantique. Cependant, contrairement à la forme carrée de courbes de QE , la réponse spectrale diminue à petites longueurs d'onde des photons . A ces longueurs d'onde, chaque photon a une grande énergie, et par conséquent le rapport des photons à la puissance est réduite. Toute l'énergie au-dessus de l'énergie d'intervalle de bande n'est pas utilisée par la cellule solaire et à la place provoque le chauffage de la cellule. L'incapacité d'utiliser pleinement l'énergie incidente à haute énergie et l'incapacité d'absorber les basses énergies de la lumière représente une importante perte de puissance dans les cellules solaires constituées d'une seule jonction pn. [00151] Pertes dans les cellules solaires : Les pertes dans une cellule solaire permettront de réduire son efficacité. Les principales contributions sont les pertes optiques dues à la réflexion, les pertes de recombinaison, résistive et les pertes thermiques. " Pertes optiques affectent principalement la puissance à partir d'une cellule solaire en abaissant le courant de court- circuit. Pertes optiques sont constitués de lumière, qui pourrait avoir généré une paire électron- trou, mais qui ne fonctionne pas, car la lumière est réfléchie depuis la surface avant, soit parce qu'il n'est pas absorbé dans la cellule solaire. Pour les cellules solaires semi-conducteurs les plus courants, la totalité du spectre visible a assez d'énergie pour créer des paires électron-trou et donc toute la lumière visible idéalement être absorbé [ PVE [ » . Lorsque la lumière est éteinte, le système doit revenir à un état d'équilibre et les paires électron-trou générées par la lumière doit disparaître. En l'absence de source d'énergie externe, les électrons et les trous se promènent jusqu'à ce qu'ils rencontrent et se recombinent. Les défauts ou d'impuretés à l'intérieur ou à la surface du semi-conducteur promouvoir recombinaison. " La recombinaison peut se produire par l'intermédiaire de plusieurs mécanismes : - recombinaison radiative : l'inverse de l'absorption. Électrons dans un état de haute énergie reviennent à un état d'énergie plus faible, avec la sortie de l'énergie lumineuse. - recombinaison Auger : un électron se recombiner avec un trou donne le surplus d'énergie à un autre électron, qui se détend alors à son état d'énergie initial, libérant phonons. Cette recombinaison est particulièrement efficace en matière relativement fortement dopée, devenant ainsi le processus dominant lorsque le niveau d'impureté dépasse largement 1017 cm -3.According to PV education [PVE: "the ideal spectral response is limited to long wavelengths by the semiconductor's inability to absorb photons with energies less than the bandwidth." This limit is the same as that encountered in However, in contrast to the square shape of EQ curves, the spectral response decreases at short wavelengths of photons.At these wavelengths, each photon has a high energy, and therefore the ratio of photons to power is reduced.All the energy above the band gap energy is not used by the solar cell and instead causes the heating of the cell. to make full use of the high-energy incident energy and the inability to absorb low light energies represents a significant loss of power in solar cells consisting of a single pn junction. [00151] Losses in solar cells: The losses in a solar cell will reduce its effectiveness. The main contributions are optical losses due to reflection, loss of recombination, resistive and thermal losses. "Optical losses primarily affect power from a solar cell by lowering the short-circuit current." Optical losses consist of light, which could have generated an electron-hole pair, but that does not work because the light is reflected from the front surface, or because it is not absorbed into the solar cell.For the most common semiconductor solar cells, the entire visible spectrum has enough energy to create electron-hole pairs and therefore all the visible light ideally be absorbed [PVE]. When the light is extinguished, the system must return to a state of equilibrium and the electron-hole pairs generated by the light must disappear. External energy, the electrons and the holes are walking until they meet and recombine.Fails or impurities inside or on the surface of the semiconductor promote recombin "Recombination can occur through several mechanisms: - radiative recombination: the inverse of absorption. Electrons in a state of high energy return to a lower energy state, with the output of light energy. - Auger recombination: an electron recombining with a hole gives the extra energy to another electron, which then relaxes to its original energy state, releasing phonons. This recombination is particularly effective in relatively heavily doped material, thus becoming the dominant process when the level of impurity greatly exceeds 1017 cm -3.

La recombinaison par pièges (appelés aussi Shockley -Read -Hall recombinaison) : peut se produire lorsque des impuretés dans le semiconducteur ou des pièges d'interface au niveau des surfaces donnent lieu à des niveaux d'énergie autorisées dans la bande d'énergie interdite autrement. Les électrons peuvent ainsi se recombiner avec les trous dans un procédé en deux étapes, d'abord de détente au niveau de l'énergie de défauts, puis à la bande de valence. Les cellules solaires ont généralement une série parasite et la résistance shunt associé avec eux, les deux types agir pour réduire le facteur de remplissage. Les principaux facteurs de la résistance série (Rs ) est la résistance apparente du matériau semi-conducteur , les contacts et interconnexions métalliques , transport de porteurs à travers la couche supérieure diffuse, et la résistance de contact entre les contacts métalliques et le semi-conducteur . La résistance de shunt ( rsh ) est due à la jonction PN non- idéalités et les impuretés près de la jonction , qui provoquent un court-circuit partiel de la jonction , en particulier près des bords de la cellule ". " Les cellules solaires fonctionnent comme des dispositifs de conversion d'énergie quantique, et sont donc sujettes à la« limite de l'efficacité thermodynamique «. Les photons avec une énergie inférieure à la bande interdite de la matière absorbante ne peut pas générer un pair électron - trou, et de sorte que leur énergie est convertie en sortie pas utile et ne génère de la chaleur en cas d'absorption. Pour des photons d'énergie supérieure à l'énergie de bande interdite, seule une fraction de l'énergie au-dessus de la bande interdite peut être convertie en puissance utile. Quand un photon de grande énergie est absorbé, l'énergie en excès au-dessus de la bande interdite est convertie en énergie cinétique de l'ensemble de support. L'excès d'énergie cinétique est convertie en chaleur par des interactions phonon comme l'énergie cinétique des porteurs ralentit la vitesse à l'équilibre. " Le tableau 6présente un résumé de toutes ces pertes, y compris les paramètres affectés. Tableau 6: Types de pertes et le paramètre affecté. aramètre mécanisme de perte de Visé ertes optiques Isc ertes de recombinaison V.c , les pertes résistives Icc FF es pertes thermiques Vo, , FFI " Les barres et les doigts sont la source d'une variété de pertes ; il s'agit notamment de pertes d'ombrage , les pertes résistives et les pertes de résistance de contact [ PVE . " Les premiers résultats de IV sur un lot de 50 cellules solaires. [00152] Augmentation de rendement des cellules solaires par bifacialisation. Au début de cette enquête en 2008, nous avons surtout travaillé à l'optimisation de l'étape de traitement de diffusion de bore. Cette étape est la clé pour créer les champs de surface arrière (appelé aussi BSF). Elle peut être réalisée avant ou après la formation de l'émetteur en fonction de la séquence d'étapes choisies.. Une fois une très petite déviation dans l'homogénéité de la diffusion de bore sur les surfaces des plaquettes a été obtenue, les cellules solaires ont été fabriquées suivant une séquence similaire à celle présentée par Kopecek. Ce fut le point de départ de plusieurs étapes d'optimisation et les réglages de configuration. Les substrats traités ont été environ 2 Q - cm résistivité, 125x125 mm2 p- saisir Cz -Si d'une épaisseur d'environ 200 um. Les résultats de déviation étaient de l'ordre de 10%, ayant une grande inhomogénéité dans l'efficacité. L'amélioration de l'homogénéité des cellules sur un lot défini était un premier objectif. Cet objectif a été atteint après nous avons obtenu une certaine expérience dans les techniques de traitement telles que le nettoyage des substrats, dépôt SiNx , entre autres . Ces premiers résultats ont montré que principalement la face arrière présente une grande possibilité pour l'amélioration globale, dans le courant de court-circuit. Jsc diminue principalement en raison de pertes optiques et de recombinaison. Ces résultats indiquent une autre étape d'optimisation : la passivation de la surface d' + p . Pour l'amélioration de la face avant, nous étions surtout intéressés par l'optimisation de la formation de contact. Cependant, au cours de ce travail la plupart des étapes de traitement ont été améliorées pour la face avant et arrière.Recombination by traps (also called Shockley -Read -Hall recombination): can occur when impurities in the semiconductor or interface traps at the surface give rise to permissible energy levels in the forbidden energy band other. The electrons can thus recombine with the holes in a two-step process, first to relax at the level of the defect energy, then to the valence band. Solar cells usually have a parasitic series and the shunt resistance associated with them, both types acting to reduce the fill factor. The main factors of the series resistance (Rs) is the apparent resistance of the semiconductor material, the metallic contacts and interconnections, carrier transport through the diffuse upper layer, and the contact resistance between the metal contacts and the semiconductor . The shunt resistance (rsh) is due to the non-idealized PN junction and the impurities near the junction, which cause a partial short circuit of the junction, especially near the edges of the cell. " as quantum energy conversion devices, and are therefore subject to the "limit of thermodynamic efficiency". Photons with energy less than the forbidden band of the absorbing material can not generate an electron - hole pair, and so their energy is converted into a useful output and does not generate heat when absorbed. For photons of energy greater than the bandgap energy, only a fraction of the energy above the forbidden band can be converted into useful power. When a high energy photon is absorbed, excess energy above the forbidden band is converted into kinetic energy of the carrier assembly. The excess of kinetic energy is converted into heat by phonon interactions as the kinetic energy of the carriers slows the speed to equilibrium. Table 6 gives a summary of all these losses, including the parameters affected Table 6: Types of losses and the parameter affected The loss mechanism of the optical losses Isc with recombination Vc, the resistive losses Icc FF, thermal losses Vo,, FFI "Bars and fingers are the source of a variety of losses; these include shading losses, resistive losses and contact resistance losses [PVE. "The first results of IV on a batch of 50 solar cells [00152] Increased yield of solar cells by bifacialization At the beginning of this survey in 2008, we mainly worked on the optimization of the diffusion treatment step This step is the key to creating the rear surface fields (also called BSF), it can be done before or after the formation of the transmitter depending on the sequence of steps chosen .. Once a very small deviation in the homogeneity of boron scattering on platelet surfaces was obtained, the solar cells were made in a sequence similar to that presented by Kopecek, which was the starting point for several optimization steps and adjustments. The treated substrates were about 2 Ω-cm resistivity, 125 × 125 mm 2 p-capture Cz-Si of a thickness of about 200 μm. 10%, having a high degree of inhomogeneity in efficiency. Improving cell homogeneity on a defined lot was a primary goal. This goal was achieved after we gained some experience in processing techniques such as substrate cleaning, SiNx deposition, among others. These first results showed that mainly the rear face presents a great possibility for the overall improvement, in the short-circuit current. Jsc decreases mainly due to optical losses and recombination. These results indicate another optimization step: the passivation of the surface of + p. For the improvement of the front panel, we were mainly interested in optimizing the contact training. However, during this work most of the processing steps have been improved for the front and back side.

L'ordre des étapes a été ajustée pour obtenir les meilleurs résultats en termes de résultats de cellules solaires et de la production (temps et de la consommation) résultats après séquence et étapes d'optimisation.The order of the steps has been adjusted to obtain the best results in terms of solar cell results and production (time and consumption) results after sequence and optimization steps.

Les efficacités maximales obtenues avec ce procédé sont de 17,3% pour la face avant et 15 % pour l'éclairage latéral arrière sous STC. Le rapport entre le rendement avant et du côté arrière est supérieur à 80 % pour l'ensemble des cellules solaires.The maximum efficiencies obtained with this method are 17.3% for the front panel and 15% for rear side lighting under STC. The ratio of forward and backward efficiency is greater than 80% for all solar cells.

Il est important de considérer que pour diffusions, une meilleure passivation des surfaces, et pour la mise en contact du métal, nous supposons que les gains en efficience devraient être d'au moins 0,5 % en valeur absolue. Des substrats de type N ont également été inclus dans ce lot pour les traiter pour les cellules solaires, en utilisant le même processus. Les meilleurs résultats de cellules étaient de 15,1% pour la face avant et de 11,9 % pour la face arrière. [00153] Augmentation de rendement de cellule en piégeant les photons de la lumière Récemment, une équipe de chercheurs de l' Université de l'Illinois à Urbana- Champaign et l'université de Floride centrale à Orlando ont essayé de mettre oeuvre des systèmes de piégeage de la lumière avec des cellules solaires en silicium d'épaisseur 3 um., Le résultat obtenu sur les rendements de conversion de l'énergie ont été de plus de z' 190 % par rapport à des cellules identiques qui ne possèdent pas les caractéristiques de piégeage de lumière.. La présente invention propose de nouvelle nano-textures sous forme de réseaux micro- cellulaires qui possèdent la caractéristique de piégeage de la lumière avec une fabrication simple, légers, flexibles, plus efficaces, et faciles à produire en masse. Piégeage de la lumière est une technique utilisée pour rendre la longueur du chemin optique plus long que la longueur (épaisseur) de la cellule solaire réelle. Le chemin optique est le chemin que la lumière met en traversant la cellule solaire. A titre d'exemple, pour une cellule solaire sans système de piégeage de la lumière, la longueur d'un chemin optique est égale à la longueur de l'appareil lui-même. Dans une cellule solaire avec des systèmes de piégeage de lumière, la longueur de chemin optique peut être de 40 fois ou plus supérieure à la longueur du dispositif. L'invention utilise un système de piégeage de la lumière basé sur une technique très innovante. II s'agit d'utilisé un système de capture et blocage de lumière basé sur une technique de croissance de couche par MLD ou de nano-impression/dépôt où un dépôt polymère par MLD crée mécaniquement le modèle (nano- échelle) à la cellule solaire sans utilisation des étapes lithographiques complexes. Cette approche conduit naturellement de flexibilité, rendant la conception idéale pour la fabrication de masse. Cette étude démontre que le régime piégeant la lumière offre une efficacité électrique plus élevée dans un module flexible et léger. Figure 23 représente une illustration de cellule solaire muni de piège photonique pour une augmentation de rendement dans une cellule hybride solaire haut rendement faisant l'objet de la présente invention. [00154] Remarques sur Augmentation et Optimisation de rendement de cellule Il est à noter que les éléments les plus importants dans l'augmentation et l'optimisation des rendements énergétique sont : 1) L'élargissement de la bande gap (14-1 Fig.14a) L'expression de la bande gap (en électronvolt) : Selon la loi de la mécanique quantique, l'énergie minimale nécessaire au photon pour franchir la bande d'énergie interdite = celle de propagation électromagnétique de l'onde associée hc E = mc2 = hv = - h = 6,62620 * 10-34 Js Constante de Planck c = 3 * 108ms-1 la vitesse de la lumière Par conséquent : hc 1.24 Eg(ev) = hv = 2) le nombre d'électrons crées par le processus de photo-génération : N(x) = N(0)e-ax A étant le coefficient d'absorption de la matière utilisée en m-1 3) l'indice de réfraction des couches supérieures n 4) l'épaisseur de la couche absorbante g Il en ressort que pour avoir une meilleure efficience il faut une A(iim) plus grande possible donc une étude de la spectre d'électromagnétique. Un choix optimal du coefficient d'absorption a pour avoir plus d'électrons libres. Il faut par conséquent une caractérisation 15 minutieuse et totale des diverses couches notamment la couche CIGS. BREVE DESCRIPTION DES FIGURES L'ensemble des figures 1 à 24 indiquent une représentation schématique ainsi que différents 20 détailles d'un système faisant l'objet de la présente invention. Figure 1 représente schématiquement les différentes couches d'une cellule solaire hybride double face faisant l'objet de la présente invention. 25 Figure 2a représente schématiquement les différentes couches d'une cellule solaire hybride haut rendement avec convertisseur piézonanotubes (ou piézonanofils) faisant l'objet de la présente invention. Figure 2b représente schématiquement les différentes couches d'une cellule solaire simple 30 haut rendement faisant l'objet de la présente invention. Figure 2c représente schématiquement les différentes couches d'une cellule hybride solaire haut rendement avec batterie de stockage intégrée au substrat de la cellule faisant l'objet de la présente invention. 35 Figures 3a et 3b schématisent une cellule hybride solaire haut rendement avec couches antireflet et suivi du soleil faisant l'objet de la présente invention. Figures 3c et 3d schématisent une cellule hybride solaire haut rendement avec batteries de 40 stockage intégrée au substrat de la cellule et des couches antireflet et suivi du soleil faisant l'objet de la présente invention. Figure 4 représente schématiquement une séquence idéale de croissance par MLD en « des réactions auto limitatives » utilisant deux réactants homobifonctionnels dans un process ayant 45 la séquence de la chimie spontanément utilisé pour la croissance d'un polymère organique, permettant ainsi le mélange de l'organique précurseurs utilisés pour MLD avec des précurseurs ALD inorganiques de définir de nouveaux matériaux hybrides organiques-inorganiques dans une cellule hybride solaire haut rendement faisant l'objet de la présente invention. 50 Figure 5 illustre la croissance de l'Alucone (film polymère) en deux étapes utilisant triméthylaluminium (TMA) et d'éthylène glycol (EG). TMA est exposé à une surface hydroxylée et produit une surface recouverte d'espèce d'A1CH3, permettant ainsi le mélange de l'organique inorganiques servant de base de nouveaux matériaux hybrides organiques-inorganiques dans une cellule hybride solaire haut rendement faisant l'objet de la présente invention.It is important to consider that for diffusions, a better passivation of the surfaces, and for the contacting of the metal, we suppose that the gains in efficiency should be at least 0.5% in absolute value. N-type substrates have also been included in this batch for processing for solar cells, using the same process. The best cell results were 15.1% for the front panel and 11.9% for the back panel. [00153] Increased cell efficiency by trapping light photons Recently, a team of researchers from the University of Illinois at Urbana-Champaign and the University of Central Florida at Orlando have been trying to implement systems of light. trapping of light with silicon solar cells of thickness 3 μm., The result obtained on the energy conversion efficiencies were more than z '190% compared to identical cells that do not have the characteristics The present invention provides new nano-textures in the form of micro-cellular networks that have the light-trapping characteristic of simple fabrication, which are lightweight, flexible, more efficient, and easy to mass-produce. Light trapping is a technique used to make the length of the optical path longer than the length (thickness) of the actual solar cell. The optical path is the path that light puts through the solar cell. By way of example, for a solar cell without a light trapping system, the length of an optical path is equal to the length of the device itself. In a solar cell with light trapping systems, the optical path length may be 40 times or more greater than the length of the device. The invention uses a light trapping system based on a very innovative technique. This is a light capture and blocking system based on a MLD layer growth or nano-imprint / deposition technique where a polymer deposit by MLD mechanically creates the model (nanoscale) at the cell. solar without the use of complex lithographic steps. This approach naturally leads to flexibility, making the design ideal for mass manufacturing. This study demonstrates that the light-trapping regime provides higher electrical efficiency in a flexible and lightweight module. Figure 23 shows a solar cell photon trap illustration for an increase in efficiency in a high efficiency solar hybrid cell subject of the present invention. [00154] Notes on Increase and Optimization of Cell Efficiency It should be noted that the most important elements in the increase and optimization of energy yields are: 1) The widening of the gap band (14-1 FIG. 14a) The expression of the gap band (in electronvolt): According to the law of quantum mechanics, the minimum energy required for the photon to cross the forbidden energy band = that of electromagnetic propagation of the associated wave hc E = mc2 = hv = - h = 6,62620 * 10-34 Js Planck constant c = 3 * 108ms-1 the speed of light Therefore: hc 1.24 Eg (ev) = hv = 2) the number of electrons created by the photogeneration process: N (x) = N (0) e-ax A being the absorption coefficient of the material used in m-1 3) the refractive index of the upper layers n 4) 1 thickness of the absorbent layer g It emerges that to have a better efficiency it takes a larger A (iim) possible so a study of the electromagnetic spectrum. An optimal choice of the absorption coefficient has to have more free electrons. It is therefore necessary to have a thorough and complete characterization of the various layers, in particular the CIGS layer. BRIEF DESCRIPTION OF THE FIGURES The set of FIGS. 1 to 24 show a schematic representation as well as various details of a system subject of the present invention. Figure 1 shows schematically the different layers of a double-sided hybrid solar cell subject of the present invention. Figure 2a shows schematically the different layers of a high efficiency hybrid solar cell with piezonotubes (or piezonoyl) converter being the subject of the present invention. Figure 2b shows schematically the different layers of a single high efficiency solar cell subject of the present invention. Figure 2c shows schematically the different layers of a high efficiency hybrid solar cell with storage battery integrated into the substrate of the cell subject of the present invention. Figures 3a and 3b schematize a high efficiency solar hybrid cell with antireflection layers and sun tracking subject of the present invention. Figures 3c and 3d show a high efficiency hybrid solar cell with storage batteries integrated in the cell substrate and antireflection and sun tracking layers subject of the present invention. Figure 4 schematically represents an ideal growth sequence by MLD in "self-limiting reactions" using two homobifunctional reactants in a process having the chemistry sequence spontaneously used for the growth of an organic polymer, thereby allowing mixing of the Organic precursors used for MLD with inorganic ALD precursors to define novel organic-inorganic hybrid materials in a high efficiency solar hybrid cell subject of the present invention. Figure 5 illustrates the growth of Alucone (polymer film) in two steps using trimethylaluminum (TMA) and ethylene glycol (EG). TMA is exposed to a hydroxylated surface and produces a surface covered with A1CH3 species, thus allowing the mixing of the inorganic organic base of novel organic-inorganic hybrid materials in a high efficiency solar hybrid cell being subjected to the present invention.

Figure 6a représente la courbe de diagramme des bandes d'absorption d'énergie (Abs/PL) en fonction de la longueur d'onde dans une cellule hybride solaire haut rendement faisant l'objet de la présente invention.Figure 6a shows the graph of the energy absorbing bands (Abs / PL) as a function of the wavelength in a high efficiency solar hybrid cell forming the subject of the present invention.

Figure 6b représente une modélisation de la structure d'une cellule solaire hybride du type CIGS, dans une cellule hybride solaire haut rendement faisant l'objet de la présente invention. Figure 7a représente une illustration schématisée d'une configuration possible de cellule solaire bifacial avec couche active optique dans une cellule hybride solaire haut rendement faisant l'objet de la présente invention. Figure 7b représente une illustration schématisée d'une configuration possible de cellule solaire équipée de couche convertisseur élévateurs (Up Converter) convertissant les rayonnements invisibles en rayonnement visible du spectre lumineux dans une cellule hybride solaire haut rendement faisant l'objet de la présente invention. Figures 7c et 7d représentent respectivement ; (7c) la courbe d'extension d'efficience quantique (EQE) d'une cellule hybride en fonction des la longueur d'onde et de matériaux utilisés et moléculaire d'une cellule et (7d) la structure de la totalité de spectre lumineux par division en longueur d'onde sur une cellule multicouches dans une cellule hybride solaire haut rendement faisant l'objet de la présente invention. Figure (8a) représente le rapport de cout par m2 standard identifiant ce qui est considéré comme les trois principales catégories de cellules solaires en termes d'efficacité de conversion solaire et le coût par unité de surface dans une cellule hybride solaire haut rendement faisant l'objet de la présente invention. Figure (8b) : représente le Spectre de corps noir en fonction de température dans une cellule hybride solaire haut rendement faisant l'objet de la présente invention.FIG. 6b represents a model of the structure of a hybrid solar cell of the CIGS type, in a high efficiency solar hybrid cell which is the subject of the present invention. Figure 7a shows a schematic illustration of a possible configuration of bifacial solar cell with optical active layer in a high efficiency solar hybrid cell subject of the present invention. Figure 7b is a schematic illustration of a possible configuration of solar cell equipped with up converter layer (Up Converter) converting invisible radiation visible radiation of the light spectrum in a hybrid high efficiency solar cell subject of the present invention. Figures 7c and 7d represent respectively; (7c) the quantum efficiency extension curve (EQE) of a hybrid cell as a function of the wavelength and used and molecular materials of a cell and (7d) the structure of the entire light spectrum by wavelength division on a multilayer cell in a high efficiency solar hybrid cell forming the subject of the present invention. Figure (8a) shows the cost ratio per standard m2 identifying what is considered to be the top three categories of solar cells in terms of solar conversion efficiency and the cost per unit area in a high efficiency solar hybrid cell making the object of the present invention. Figure (8b): represents the Black Body Spectrum as a function of temperature in a high efficiency solar hybrid cell subject of the present invention.

Figure (8c) représente La structure d'un lattice (ensemble ordonné), dans une cellule hybride solaire haut rendement faisant l'objet de la présente invention. Figure (8d) représente La courbe représentative de limite de Shockley-Queisser, dans une cellule hybride solaire haut rendement faisant l'objet de la présente invention. Figures 9a, 9b et 9c représentent respectivement ; (9a) une illustration schématisée d'un cycle de charge et de décharge dans une batterie à électrolyte solide et (9b) une illustration de couches mince de l'étage de stockage de l'énergie avec Anode et Cathode sur substrat flexible de l'interface diffusion couche mince (Thin Film), Batteries composites et flexible. Développement de revêtement (coating) et de la modélisation des processus en 3D et (9c) une illustration schématisée de micro batteries Lithium nano titanate sans interface électrolyte solide (appelé aussi SEI ou Solid Electrolyte Interface (SEI) dans une cellule hybride solaire haut rendement avec stockage intégré au substrat faisant l'objet de la présente invention.Figure (8c) shows the structure of a lattice (ordered set), in a hybrid high efficiency solar cell subject of the present invention. Figure (8d) shows the Shockley-Queisser boundary representative curve, in a high efficiency solar hybrid cell subject of the present invention. Figures 9a, 9b and 9c show respectively; (9a) a schematic illustration of a charging and discharging cycle in a solid electrolyte battery and (9b) a thin-layer illustration of the energy storage stage with Anode and Cathode on flexible substrate of the thin film (Thin Film) interface, composite and flexible batteries. Coatings development (coating) and modeling of processes in 3D and (9c) a schematic illustration of Lithium nano titanate micro batteries without solid electrolyte interface (also called SEI or Solid Electrolyte Interface (SEI) in a high efficiency solar hybrid cell with integrated storage to the substrate subject of the present invention.

Figures 10a, 10b et 10c représentent respectivement ; (10a) une illustration schématisée d'une cellule solaire CIGS munie d'une couche d'interface organique et (10b) une illustration de couches absorbante CIGS et de couche sulphide (couche à sulfure de cadmium) du type n sur une jonction p-n et (10c) une illustration schématisée flexible. Développement de revêtement (coating) et de la modélisation des processus en 3D dans une cellule hybride solaire haut rendement avec stockage intégré au substrat faisant l'objet de la présente invention.Figures 10a, 10b and 10c show respectively; (10a) a schematic illustration of a CIGS solar cell with an organic interface layer and (10b) an illustration of n-type CIGS and sulphide (n-sulphide) layers on a pn junction and (10c) a flexible schematic illustration. Coating development and modeling of 3D processes in a high efficiency solar hybrid cell with integrated storage on the substrate of the present invention.

Figures 11 a, 11b, 11c et l ld représentent respectivement ; (11a) une illustration schématisée d'une cellule solaire double face simple et (1 lb) une illustration de couches n centrale recouverte à l'avant et à l'arrière par couche de type p et n+ et (11c) une illustration schématisée d'une jonction p recouverte à l'avant et à l'arrière par couche de type SnO2 et (11d) une illustration de panneau solaire dans un environnement d'utilisation sur châssis surélevée dans une cellule hybride solaire haut rendement avec stockage intégré au substrat faisant l'objet de la présente invention. Figures 12a, 12b, 12c 12d, 12e, 12f et 12g représentent respectivement ; (12a) une illustration schématisée d'une croissance cyclique ALD et (12b) une illustration de couches en formation et (12c) une illustration du domaine rectangulaire discrétisé et (12d) une illustration de contour de la fonction de Potentiel et (12e) une illustration de « la surface de la fonction Potentiel yr » et (12f) une illustration des conditions aux limites et (12g) une illustration de l'allure et le profil de la fonction potentiel électrique w(x,y) par les méthodes de relaxation et de sur relaxation respectivement dans une cellule hybride solaire haut rendement avec stockage intégré au substrat faisant l'objet de la présente invention. Figures 13a, 13b et 13c représentent respectivement ; (13a) une illustration schématisée de modélisation de couche haute Organique d'une cellule solaire et (13b) une illustration de modélisation de cellule hybride avec couche absorbante CIGS et (13c) une illustration schématisée flexible. De structure assemblée dans une cellule hybride solaire haut rendement avec stockage intégré au substrat faisant l'objet de la présente invention. Figures 14a, 14b et 14c représentent respectivement (14a) Le principe de photo génération dans la bande de valence en fonction de dopage et (14b) la courbe de point quantum de CuInSe2 PV- quantum dots (appelé aussi QDs), Et (14c) réponse spectrale d'efficience quantique de la cellule absorbante CIGS dans une cellule hybride solaire haut rendement faisant l'objet de la présente invention. Figure 15 représente une illustration du chemin parcouru par la lumière dans une couche de passivation arrière (passivation diélectrique arrière avec SiO2, Al2 03/ SiNx et low-n) servant de réflecteur interne dans une cellule solaire haut rendement faisant l'objet de la présente invention. Figures 16a, 16b, 16c, 16d et 16e représentent respectivement ; (16a) une illustration schématisée de l'amélioration de l'absorption de la lumière (Plasmonique) et (16b) une illustration du Séparation des particules d'Ag de semi-conducteur par mince couche de passivation (par exemple A1203) améliore la performance électrique et (16c) une illustration de « réalisation par structures-opaline auto-organisés, des structures photoniques hexagonaux par dépôt d'ALD A1203 (passivation de surface) revêtement de surface réalisé par rotation (Spin coating) de nanoparticules sphériques (SiO2) et (16d) une illustration de la densité de courant de court-circuit et (16e) une illustration de valeurs simulées des densités de courant dans une cellule hybride solaire haut rendement avec stockage intégré au substrat faisant l'objet de la présente invention.Figures 11a, 11b, 11c and 1d represent respectively; (11a) A schematic illustration of a single-sided solar cell and (1 lb) a central layer illustration n covered front and back by p-type layer and n + and (11c) a diagrammatic illustration of a front and rear sintered junction by SnO2-type layer and (11d) a solar panel illustration in an upright frame-of-use environment in a high efficiency solar hybrid cell with built-in substrate storage the subject of the present invention. Figures 12a, 12b, 12c, 12d, 12e, 12f and 12g show respectively; (12a) a schematic illustration of a cyclic growth ALD and (12b) an illustration of layers in formation and (12c) an illustration of the discretized rectangular domain and (12d) an outline illustration of the function of Potential and (12e) a illustration of "the surface of the potential function yr" and (12f) an illustration of the boundary conditions and (12g) an illustration of the pace and profile of the electric potential function w (x, y) by the relaxation methods and relaxation respectively in a high efficiency solar hybrid cell with integrated storage to the substrate subject of the present invention. Figures 13a, 13b and 13c show respectively; (13a) A schematic illustration of organic high layer modeling of a solar cell and (13b) a hybrid cell modeling illustration with CIGS absorbent layer and (13c) a flexible schematic illustration. Structure assembled in a high efficiency solar hybrid cell with integrated storage substrate that is the subject of the present invention. Figures 14a, 14b and 14c respectively represent (14a) the principle of photo generation in the valence band as a function of doping and (14b) the quantum dot curve of CuInSe2 PV-quantum dots (also called QDs), and (14c) spectral response of quantum efficiency of the CIGS absorbent cell in a high efficiency solar hybrid cell subject of the present invention. FIG. 15 represents an illustration of the path traveled by the light in a rear passivation layer (rear dielectric passivation with SiO 2, Al 2 O 3 / SiN x and low-n) serving as an internal reflector in a high efficiency solar cell which is the subject of the present invention. invention. Figures 16a, 16b, 16c, 16d and 16e respectively; (16a) a schematic illustration of the improvement of light absorption (Plasmonic) and (16b) an illustration of the separation of semiconductor Ag particles by thin passivation layer (eg A1203) improves performance and (16c) an illustration of "self-organized opaline structures, hexagonal photonic structures by deposition of ALD A1203 (surface passivation) spin-coated surface coating of spherical nanoparticles (SiO2) and (16d) an illustration of the short-circuit current density and (16e) an illustration of simulated values of current densities in a solar hybrid high-efficiency cell with integrated storage on the substrate of the present invention.

Figures 17a, 17b, 17c 17d, 17e, 17f et 17g représentent respectivement ; (17a) une illustration schématisée de la croissance d'une couche MLD au cours de la croissance ABC qui peut être accompli sans l'aide précurseurs homobifonctionnels est basé sur : TMA , un minéral homomultifonctionnel précurseur, l'éthanol amine (EA), un réactif organique hétéro et maléique anhydride (MA) un réactif organique par ouverture de cycle et (17b) une illustration de la différence des spectres FTIR pour Glycérol - TMA et TMA - glycérol. Les spectres sont déplacés pour plus de clarté dans présentation et (17c) une illustration de différence du spectre de FTIR après TMA et GL exposition pendent AB Alucone MLD à 150 °C et (17d) une illustration des quatre étapes de séquence ABCD de réaction pour une process de croissance de couche par MLD d'un film d'Alumina-siloxane utilisant trimethylaluminum (TMA), H2O, dimethylmethoxychlorosilane (DMMCS) et H2O et (17e) une illustration schématisée de séquence de réaction en deux étapes pour une croissance par MLD en repère AB d'un film Lewis utilisant trimethylaluminum (TMA) et triethylenediamine (TED) et (17f) une illustration de la densité de A1203 et AB Alucone utilisant TMA et EG à partir de l'analyse de XRR et (17g) est une séquence de réaction en deux étapes pour la croissance MLD d'AB Zincone utilisant diéthylzinc (DEZ) et de l'hydroquinone (HQ) dans une cellule hybride solaire haut rendement avec ou sans stockage intégré au substrat faisant l'objet de la présente invention. Figure 18 représente une illustration la courbe de réponse optimal réalisée par NREL dans une cellule solaire haut rendement.Figures 17a, 17b, 17c 17d, 17e, 17f and 17g respectively represent; (17a) A schematic illustration of the growth of an MLD layer during ABC growth that can be accomplished without using homobifunctional precursors is based on: TMA, a homomultifunctional precursor mineral, ethanol amine (EA), a hetero and maleic anhydride organic reagent (MA) an organic reagent by ring opening and (17b) an illustration of the difference of the FTIR spectra for Glycerol - TMA and TMA - glycerol. The spectra are shifted for clarity in presentation and (17c) a difference illustration of the FTIR spectrum after TMA and GL exposure hang AB Alucone MLD at 150 ° C and (17d) an illustration of the four reaction sequence steps ABCD for a MLD layer growth process of an Alumina-siloxane film using trimethylaluminum (TMA), H2O, dimethylmethoxychlorosilane (DMMCS) and H2O and (17e) a schematic illustration of two-step reaction sequence for growth by MLD in AB reference of a Lewis film using trimethylaluminum (TMA) and triethylenediamine (TED) and (17f) an illustration of the density of A1203 and AB Alucone using TMA and EG from the analysis of XRR and (17g) is a two-step reaction sequence for MLD growth of AB Zincone using diethylzinc (DEZ) and hydroquinone (HQ) in a high efficiency solar hybrid cell with or without integrated storage on the substrate subject to the present invention. Figure 18 is an illustration of the optimal response curve achieved by NREL in a high efficiency solar cell.

Figures 19a et 19b représentent respectivement ; (19a) le principe de fonctionnement des piézonano éléments (piézonanofils/piézonanotubes) d'une cellule et (19b) la structure de la couche sur un substrat multicouches dans une cellule hybride solaire haut rendement faisant l'objet de la présente invention.Figures 19a and 19b show respectively; (19a) the principle of operation of the piezonano elements (piezonanil / piezonanotubes) of a cell and (19b) the structure of the layer on a multilayer substrate in a high efficiency solar hybrid cell subject of the present invention.

Figures 20a, 20b, 20c et 20d représentent respectivement ; (20a) une illustration schématisée de domaines d'application des couches minces de stockage intégré au substrat de cellule solaire et (20b, 20c et 20d) une comparaison de la solution classique de lithium ion avec les structures nano titanate sur un substrat flexible dans une cellule hybride solaire haut rendement faisant l'objet de la présente invention. Figures 21a et 21b représentent respectivement ; (21a) une illustration de cellule solaire avec batterie de stockage en couches minces intégrée au substrat de cellule solaire et (2 lb) une illustration des étapes de la solution nano titanate en multicouches sur un substrat flexible dans une cellule hybride solaire haut rendement faisant l'objet de la présente invention. Figures 22a, 22b et 22c représentent respectivement ; (22a) une illustration de cellule solaire double face avec sa métallisation (22b) et sa courbe de réponse ainsi que les réponses spectrales de la cellule (22c) dans une cellule hybride solaire haut rendement faisant l'objet de la présente invention. Figure 23 représente une illustration de cellule solaire muni de piège photonique pour une augmentation de rendement dans une cellule hybride solaire haut rendement faisant l'objet de la présente invention.Figures 20a, 20b, 20c and 20d show respectively; (20a) a schematic illustration of application domains of the thin storage layers integrated in the solar cell substrate and (20b, 20c and 20d) a comparison of the conventional lithium ion solution with the nano titanate structures on a flexible substrate in a solar hybrid cell high efficiency subject of the present invention. Figures 21a and 21b show respectively; (21a) a solar cell illustration with thin film storage battery integrated into the solar cell substrate and (2 lb) an illustration of the steps of the multilayer nano titanate solution on a flexible substrate in a high efficiency solar hybrid cell making object of the present invention. Figures 22a, 22b and 22c show respectively; (22a) an illustration of a double-sided solar cell with its metallization (22b) and its response curve as well as the spectral responses of the cell (22c) in a high-efficiency solar hybrid cell forming the subject of the present invention. Figure 23 shows a solar cell photon trap illustration for an increase in efficiency in a high efficiency solar hybrid cell subject of the present invention.

Figures 24a et 24b représentent respectivement (24a) une illustration de cellule solaire flexible muni de son système de stockage d'énergie intégré au substrat et (24b) une illustration de cellule solaire flexible muni de son système de stockage d'énergie intégré au substrat de la cellule biface pour une augmentation de rendement dans une cellule hybride solaire haut rendement faisant l'objet de la présente invention. Figure 25 représente une illustration de cycle de charge et de décharge pour une batterie lithium-ion.Figures 24a and 24b respectively show (24a) a flexible solar cell illustration having its substrate integrated energy storage system and (24b) a flexible solar cell illustration having its energy storage system integrated into the substrate. the two-sided cell for an increase in efficiency in a high efficiency solar hybrid cell subject of the present invention. Figure 25 shows an illustration of charge and discharge cycle for a lithium-ion battery.

Figures 26a, 26b et 26c représentent la dégradation de la décharge en fonction de nombre de cycle pour une batterie du type LTO-LMO (Transition Metal Oxide) avec LTO-LLTO pour un conducteur composite faisant l'objet de la présente invention Figures 27a et 27b représentent la capacité de charge en fonction de nombre de cycle pour une batterie LTO-LMO (Transition Metal Oxide) du type LTO- Fe203 pour un conducteur composite faisant l'objet de la présente invention Figure 28 est un modèle de synthèse des états de la batterie LTO-LMO du type LTO- TiO2 pour un conducteur composite faisant l'objet de la présente invention Figure 29a représentent la capacité de charge en fonction de nombre de cycle pour une batterie LTO-LMO (Transition Metal Oxide) du type LTO -LMO du type LTO- TiO2 (C) pour un conducteur composite faisant l'objet de la présente invention Figure 29b est une illustration d'assemblages des électrodes pour une batterie bipolaire par une construction du type déposition atomique ALD et le dépôt moléculaire des couches « MLD » et de croissance couche par couche de polymère hybride / inorganique nano laminé par segment divisible et façonnable pour les batteries intégrables ou embarquées faisant l'objet de la présente invention Figure 29c est une illustration de couche par couche des électrodes par le dépôt moléculaire des couches « MLD » et de croissance couche par couche de polymère hybride / inorganique nano laminé pour les batteries intégrables ou embarquées faisant l'objet de la présente invention. Figure 30a est une formule d'électrolyte liquide à base de éthylène carbonate (EC). Figure 30b est une formule de solvant à haut point d'ébullition e.g. DMSO, PC, Sulfolane).FIGS. 26a, 26b and 26c show the degradation of the discharge as a function of the number of cycles for a LTO-LMO (Transition Metal Oxide) type battery with LTO-LLTO for a composite conductor forming the subject of the present invention. FIGS. 27b represent the charge capacity as a function of the number of cycles for a LTO-Fe203 type LTO-LMO (Transition Metal Oxide) battery for a composite conductor forming the subject of the present invention. FIG. the LTO-LMO type LTO-LMO battery for a composite conductor of the present invention FIG. 29a represents the load capacity as a function of the number of cycles for a LTO-type LTO-LMO (Transition Metal Oxide) battery. LTO-TiO2 type LMO (C) for a composite conductor object of the present invention Figure 29b is an illustration of assemblies of electrodes for a bipolar battery by a type of construction Atomic ALD and the molecular deposition of the "MLD" and layer-by-layer nano-hybrid laminated / inorganic polymer layers laminated by divisible and shapeable segments for the integrable or embedded batteries forming the subject of the present invention. Figure 29c is an illustration of layer-by-layer electrodes by the molecular deposition of the "MLD" layers and growth layer by layer of hybrid / inorganic laminated nanoparticles for integrable or embedded batteries that are the subject of the present invention. Figure 30a is a liquid electrolyte formula based on ethylene carbonate (EC). Figure 30b is a high boiling solvent formula e.g. DMSO, PC, Sulfolane).

Figure 30c est une image d'un séparateur macroporeux très résistant. Figure 30d est une image illustrant le renforcement des séparateurs macroporeux. DESCRIPTION DETAILLES DE L'INVENTION AVEC DES FIGURES Pour une compréhension complète de la présente invention, nous allons détailler l'ensemble des figures décrivant les différents points du système. Selon l'invention, et comme indiqué à travers de la Figures 2b, la base de la cellule inorganique est constituée d'un substrat rigide ou flexible 2-1 (Fig.2b ou 2a) et d'une couche de molybdène 2-2 (Fig.2b ou 2a), suivi d'une couche absorbante CIGS 2-3(Fig.2b ou 2a) par dépôt ALD dans un dispositif en forme de rouleau spirale ou batch avec une couche Cds (Cadmium de sulfure) 2-4 (Fig.2b ou 2a) et une fenêtre transparente conductrice 2-5 (Fig.2b ou 2a) suivi selon le cas de cellule simple CIGS par une métallisation 2-5 (Fig.2b) ou un processus de planarisation (lissage des surfaces) 2-7 (Fig.2a). La tableau suivant indique les performances obtenue sur un substrat de 50x30Cm format lors d'une réalisation multi étape lors de sélénisation avec différents dopage de Na dans le 9ng e F' P EFF 12,43.3.4,o41, 12,1e 13,35% 13,77.',.5 13,06% lz,oe°, 11,33% 13,35% FF 66,45%. 69,97A 66,48% 69,70% 67,6rr 69,42% 67,53% 66,67% 70,95% Mea;:lit r Voe 646,43 633,38 666,95 643,72 880,90 651,44 646,62 637,25 675,14 Ise 28,09 31,68 27,36 29,75 29,93 29,84 27,62 26,79 27,88 Cel D es 03'2: DEI 189 0.9C 0..88 0.68 0.67 Gell 0,311 0.31.3 C..31 3 31 0,31 0,31 0.31 C 3C substrat. Le substrat peut être des bobines à traiter au préalable et peuvent être soit en acier inoxydable, plastique, aluminium, etc. Pour une production les cellules CIGS / CZTS avec un substrat sous forme de bobine, au préalable une couche de contact de type molybdène (Mo) 2-2 (Fig 2b) est généralement déposé avant de les déroulés vers l'entrée de la ligne rouleau- à- rouleau (R2R). Pour une production de cellules hybrides du type organique, les films flexibles peuvent être enduits d'une couche solide transparente 2-8 (Fig 2a) suivi d'un dépôt organique 2-9 (Fig 2a) de polymère photo-actif en solution solvantée sous forme de couche mince sur un substrat de couche active de CIGS 2-3 (Fig.2b ou 2a) par des procédés couches minces en voie liquide (spray ultrasonique ou héliogravure roll-to-roll) suivi de dépôt de l'électrode transparente 2-10 (Fig. 2a), Notons que cette technique est bien adapté aux traitements et déposition de structure complexes et ou uniformes à réaliser (OLED, barrières d'étanchéité pour les films OLED et les cellules photovoltaïques sensibles à l'humidité).Figure 30c is an image of a macroporous separator very resistant. Figure 30d is an image illustrating the strengthening of macroporous separators. DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION WITH FIGURES For a full understanding of the present invention, we will detail the set of figures describing the different points of the system. According to the invention, and as indicated through FIG. 2b, the base of the inorganic cell consists of a rigid or flexible substrate 2-1 (FIG. 2b or 2a) and a layer of molybdenum 2-2. (FIG. 2b or 2a), followed by an absorbent layer CIGS 2-3 (FIG. 2b or 2a) by ALD deposition in a device in the form of a spiral or batch roll with a layer Cds (sulphide cadmium) 2-4 (Fig.2b or 2a) and a conductive transparent window 2-5 (Fig.2b or 2a) followed according to the case of single cell CIGS by a metallization 2-5 (Fig.2b) or a planarization process (smoothing surfaces ) 2-7 (Fig.2a). The following table shows the performances obtained on a substrate of 50x30Cm format during a multi-stage realization during selenization with different doping of Na in the 9ng e F 'P EFF 12,43.3.4, o41, 12,1e 13,35 % 13.77, 13.06%, 11.33% 13.35%, 66.45%. 69.97A 66.48% 69.70% 67.6% 69.42% 67.53% 66.67% 70.95% Mea:: bed r Vare 646.43 633.38 666.95 643.72 880, 90 651.44 646.62 637.25 675.14 Ise 28.09 31.68 27.36 29.75 29.93 29.84 27.62 26.79 27.88 Cel D es 03'2: DEI 189 0.9C 0..88 0.68 0.67 Gell 0.311 0.31.3 C..31 3 31 0.31 0.31 0.31 C 3C substrate. The substrate may be reels to be treated beforehand and may be either stainless steel, plastic, aluminum, etc. For production CIGS / CZTS cells with a substrate in the form of a coil, beforehand a contact layer of molybdenum (Mo) 2-2 type (FIG. 2b) is generally deposited before being unrolled towards the entrance of the roll line. - to-roller (R2R). For a production of hybrid cells of the organic type, the flexible films may be coated with a transparent solid layer 2-8 (FIG. 2a) followed by an organic deposit 2-9 (FIG. 2a) of photoactive polymer in solvent solution. in the form of a thin layer on an active layer substrate of CIGS 2-3 (FIG. 2b or 2a) by thin-film processes in a liquid route (ultrasonic spray or rotogravure roll-to-roll) followed by deposition of the transparent electrode 2-10 (Fig. 2a), Note that this technique is well suited to complex and uniform processing and structure deposition (OLED, sealing barriers for OLED films and photovoltaic cells sensitive to moisture).

Le dispositif de dépôt de couche piézonanofils 2-11 (Fig. 2a ou 2c) est dans cette figure au verso de substrat 2-1 (Fig. 2a, 2b ou 2c) séparé par une couche intercalaire 2-14 (Fig. 2c) et finalement suivi par la batterie à couche mince 2-12 (Fig. 2c). Un encapsulant de protection 213 (Fig. 2c) est généralement utilisé comme finition au verso de la cellule. Figures Fig. 3a, 3b, 3c et 3d représentent une forme éclatée de la cellule avec différentes hybridations faisant l'objet de l'invention. Les cristaux liquides 3-1 (Fig. 3a, 3b, 3c et 3d) sont une partie importante de l'augmentation de l'efficience (voir brevet ROUSTAEI et al, 09 01503 du 27-03-09, P. 26-29, fonctionnement des cristaux liquides intégrés aux cellules solaires). Autre intérêt économique est que dans ce type de disposition, les rendements des cellules sont considérablement augmentés pour un produit intégrable au bâti et aux toitures de faible portance. En effet, le filme souple 3-2 (Fig. 3a, 3b, 3c et 3d), muni de ses moyens de conversion thermiques en courant électrique piézonanofils 3-3 (Fig. 3a, 3b, 3c et 3d), et de sa couche organique hybride ou tandem 3-5 (Fig. 3a et 3c) offre une efficience de conversion des rayonnement solaire en excès de 30% avec un poids < 4kg/m2 sous forme d'un produit bancable (une durée de vie supérieure à 5, 10 ou 20 ans en fonction de son taux de résistance à la moisissure dans un environnement de -10 à +60°C). Le dispositif offre en plus une superficie de stockage au maximum égale à la surface des cellules solaire à travers du système de stockage (couche définit par 3-6 (Fig. 3c et 3d) au verso du substrat de la cellule solaire 32 (Fig. 3a, 3b, 3c et 3d).The piezonazole layer deposition device 2-11 (Figure 2a or 2c) is in this figure on the back of substrate 2-1 (Figure 2a, 2b or 2c) separated by a spacer layer 2-14 (Figure 2c). and finally followed by the thin-film battery 2-12 (Figure 2c). A protective encapsulant 213 (Fig. 2c) is generally used as a finish on the back of the cell. Figures 3a, 3b, 3c and 3d represent an exploded form of the cell with different hybridizations subject of the invention. Liquid crystals 3-1 (FIGS. 3a, 3b, 3c and 3d) are an important part of the increase in efficiency (see patent ROUSTAEI et al., 09 01503 of 27-03-09, P. 26-29). operation of the liquid crystal integrated in the solar cells). Another economic interest is that in this type of arrangement, cell efficiencies are considerably increased for a product that can be integrated into buildings and low-lift roofs. Indeed, the flexible film 3-2 (Fig. 3a, 3b, 3c and 3d), provided with its thermal conversion means in electrical current piezoanofils 3-3 (Fig. 3a, 3b, 3c and 3d), and its Hybrid or tandem organic layer 3-5 (Figs 3a and 3c) offers a conversion efficiency of solar radiation in excess of 30% with a weight <4kg / m2 in the form of a bankable product (a lifetime greater than 5 , 10 or 20 years depending on its resistance to mildew in an environment of -10 to + 60 ° C). The device further provides a storage area at most equal to the surface of the solar cells through the storage system (layer defined by 3-6 (Fig. 3c and 3d) on the back of the solar cell substrate 32 (Fig. 3a, 3b, 3c and 3d).

Dans une autre disposition particulière du système de dépôt et afin d'optimiser l'interconnexion, voire la réalisation des différentes couches organiques / inorganiques la déposition moléculaire des couches (MLD) ou encore la croissance moléculaires des couches est préconisé par la présente invention, schématiquement une séquence idéale de croissance par MLD en « des réactions auto limitatives » utilisant deux réactants 4-1 (Fig. 4) et 4-2 (Fig. 4) homobifonctionnels dans un process ayant la séquence de la chimie spontanément utilisé pour la croissance d'un polymère organique sur substrat /couche host 4-3 (Fig. 4) permettant ainsi le mélange de précurseurs organique utilisés pour MLD avec des précurseurs inorganiques ALD 4-4 (Fig. 4) de définir de nouveaux matériaux hybrides organiques- inorganiques dans une cellule hybride solaire haut rendement faisant l'objet de la présente invention. La couche du film polymère 5-1 (Fig. 5) illustre la croissance de l'Alucone (film polymère) en deux étapes utilisant triméthylaluminium (TMA) 5-2 (Fig. 5) et d'éthylène glycol (EG) 5-3 (Fig. 5). TMA est exposé à une surface hydroxylée et produit une surface recouverte d'espèce d'A1CH3, permettant ainsi le mélange de l'organique inorganiques servant de base de nouveaux matériaux hybrides organiques-inorganiques dans une cellule hybride solaire haut rendement faisant l'objet de la présente invention.In another particular arrangement of the deposition system and in order to optimize the interconnection, or even the production of the various organic / inorganic layers, the molecular deposition of the layers (MLD) or the molecular growth of the layers is recommended by the present invention schematically. an ideal growth sequence by MLD in "self-limiting reactions" using two homobifunctional reagents 4-1 (Fig. 4) and 4-2 (Fig. 4) in a process with the sequence of chemistry spontaneously used for the growth of d an organic polymer on substrate / host layer 4-3 (FIG 4) thus allowing the mixture of organic precursors used for MLD with inorganic precursors ALD 4-4 (FIG 4) to define new organic-inorganic hybrid materials in a high efficiency solar hybrid cell which is the subject of the present invention. The layer of polymeric film 5-1 (Fig. 5) illustrates the growth of Alucone (polymer film) in two steps using trimethylaluminum (TMA) 5-2 (Fig. 5) and ethylene glycol (EG) 5- 3 (Fig. 5). TMA is exposed to a hydroxylated surface and produces a surface covered with A1CH3 species, thus allowing the mixing of the inorganic organic base of novel organic-inorganic hybrid materials in a high efficiency solar hybrid cell being subjected to the present invention.

Comme expliqué précédemment, le principe de l'hybridation dans la présente invention consiste à ajouter les efficiences de réponses quantiques RQE des différents matériaux pour composer une cellule solaire à haut rendement. Comme illustré par la courbe de diagramme des bandes d'absorption d'énergie de deux matériaux 6-1 (Fig. 6a) organique et 6-2 (Fig. 6a) inorganique s'ajoutant résulte en une réponse 6-3 (Fig. 6a et 6b) dans une courbe moyenne représentante la réponse spectrale de diagramme des bandes d'absorption d'énergie (Abs/PL) en fonction de la longueur d'onde dans une cellule hybride solaire haut rendement faisant l'objet de la présente invention. La figure 6b représente une modélisation de la structure d'une cellule solaire hybride du type CIGS, dans une cellule hybride solaire haut rendement faisant l'objet de la présente invention. Notons que la présente invention remplace la couche Cds 6-4 (Fig. 6b) par une famille de composantes à base de ZnO comme décrit en section [00118]. Dans une autre disposition particulière la figure 7a représente une illustration schématisée d'une configuration possible de cellule solaire bifacial avec couche active optique 7-1 (Fig. 7a) dans une cellule hybride solaire 7-2 (Fig. 7a) haut rendement faisant l'objet de la présente invention. Figure 7b représente une illustration schématisée d'une configuration possible de cellule solaire équipée de couche convertisseur élévateurs (Up Converter) convertissant les rayonnements invisibles en rayonnement visible 7-3 (Fig. 7b) du spectre lumineux dans une cellule hybride solaire haut rendement faisant l'objet de la présente invention. Figures 7c et 7d représentent respectivement ; (7c) la courbe d'extension d'efficience quantique (EQE) d'une cellule hybride en fonction des la longueur d'onde et de matériaux utilisés et moléculaire d'une cellule et (7d) la structure de la totalité de spectre lumineux par division en longueur d'onde sur une cellule multicouches dans une cellule hybride solaire haut rendement faisant l'objet de la présente invention.As explained above, the principle of hybridization in the present invention consists in adding the QEQ quantum response efficiencies of the different materials to form a high efficiency solar cell. As illustrated by the diagram of the energy absorption bands of two organic materials 6-1 (Figure 6a) and the additional 6-2 (Figure 6a) inorganic results in a 6-3 response (Fig. 6a and 6b) in an average curve representing the spectral response diagram of the energy absorption bands (Abs / PL) as a function of the wavelength in a hybrid high efficiency solar cell subject of the present invention . FIG. 6b represents a modeling of the structure of a hybrid solar cell of the CIGS type, in a high efficiency solar hybrid cell which is the subject of the present invention. Note that the present invention replaces the Cds 6-4 layer (Figure 6b) with a family of ZnO-based components as described in section [00118]. In another particular arrangement, FIG. 7a is a schematic illustration of a possible bifacial solar cell configuration with an optical active layer 7-1 (FIG. 7a) in a solar hybrid cell 7-2 (FIG. object of the present invention. Figure 7b is a schematic illustration of a possible solar cell configuration equipped with Up Converter converting invisible radiation into visible radiation 7-3 (Fig. 7b) of the light spectrum into a high efficiency solar hybrid cell making the light object of the present invention. Figures 7c and 7d represent respectively; (7c) the quantum efficiency extension curve (EQE) of a hybrid cell as a function of the wavelength and used and molecular materials of a cell and (7d) the structure of the entire light spectrum by wavelength division on a multilayer cell in a high efficiency solar hybrid cell forming the subject of the present invention.

Figure (8a) représente le rapport de cout par m2 standard identifiant ce qui est considéré comme les trois principales catégories de cellules solaires bas couts -1 (Fig. 8a) en termes d'efficacité de conversion solaire et le coût par unité de surface dans une cellule hybride solaire haut rendement faisant l'objet de la présente invention.Figure (8a) shows the cost ratio per standard m2 identifying what is considered to be the top three categories of low cost solar cells -1 (Fig. 8a) in terms of solar conversion efficiency and cost per unit area in a high efficiency solar hybrid cell which is the subject of the present invention.

Comme décrit en section [00124], selon la théorie de physique sous-jacente, les autres corps physiques émettent les radiations d'énergie qui sont fonction de leurs émissivités E qui est une fraction de celle d'un corps noir pour lequel s=1. Les différentes figures ci-après expliquent les raisons de certaines limitations dans les rendements médiocres des cellules solaires à savoir : ^ Figure (8b) : représente le Spectre de corps noir en fonction de température dans une cellule hybride solaire haut rendement faisant l'objet de la présente invention. - Figure (8c) représente la structure d'un lattice (ensemble ordonné) avec électrons libres 8-2 (Fig. 8c), sur une structure métal ionique 8-3 (Fig. 8c) dans une cellule hybride solaire haut rendement faisant l'objet de la présente invention. - Figure (8d) représente La courbe représentative de limite de Shockley-Queisser 8- l(Fig. 8d), dans une cellule hybride solaire haut rendement faisant l'objet de la présente invention.As described in section [00124], according to the underlying physics theory, the other physical bodies emit energy radiations which are a function of their emissivities E which is a fraction of that of a black body for which s = 1 . The various figures below explain the reasons for certain limitations in the poor yields of solar cells, namely: Figure (8b): represents the Blackbody Spectrum as a function of temperature in a high efficiency solar hybrid cell subject to the present invention. - Figure (8c) shows the structure of a lattice (ordered set) with free electrons 8-2 (Fig. 8c), on an ionic metal structure 8-3 (Fig. 8c) in a solar cell high efficiency solar cell object of the present invention. Figure 8d represents the representative Shockley-Queisser boundary curve 8-1 (Figure 8d) in a high efficiency solar hybrid cell subject of the present invention.

Autre intérêt économique est que dans ce type de cellule, la surface de la cellule sert utilement au stockage de l'énergie instantanée/intermittente dans un moyen de stockage proche au lieu de production. Le cycle de charge 9-1 (Fig. 9a) et de décharge 9-2 (Fig. 9a) dans une batterie à électrolyte solide est réalisé sur un substrat 9-3 (Fig. 9b) en couches mince de l'étage de stockage de l'énergie composé de la cathode 9-4 (Fig. 9b), de l'électrolyte 9-5 (Fig. 9b), de l'Anode 9-6 (Fig. 9b) et de la couche de protection ou d'encapsulation 9-7 (Fig. 9b) avec comme particularité Anode et Cathode sur substrat flexible de l'interface diffusion couche mince (Thin Film). Développement de revêtement et de la modélisation des processus en 3D : 9-8 (Fig. 9b) et une illustration schématisée de micro batteries Lithium nano titanate sans interface électrolyte solide 9-9 (Fig. 9c) (appelé aussi SEI ou Solid Electrolyte Interface (SEI) dans une cellule hybride solaire haut rendement avec stockage intégré au substrat faisant l'objet de la présente invention. La cellule hybride est remarquable par sa couche d'interface organique 10-1 (Fig. 10a) et une couches absorbante CIGS 10-2 (Fig. 10b) et de couche sulphide (couche à sulfure de cadmium) 10-3 (Fig. 10a, 10b) du type n 10-4 (Fig. 10b) sur une jonction p-n et (10c) une illustration schématisée flexible. Développement de revêtement 10-5 (Fig. 10c) et de la modélisation des processus en 3D dans une cellule hybride solaire haut rendement avec stockage intégré au substrat faisant l'objet de la présente invention. Afin d'augmenter le rendement de la cellule solaire, Figures (11 a) est une illustration schématisée d'une cellule solaire double face simple et (1 lb) une illustration de couches n centrale recouverte à l'avant et à l'arrière par couche de type p et n+ et (11c) une illustration schématisée d'une jonction p recouverte à l'avant et à l'arrière par couche de type SnO2 et (11d) une illustration de panneau solaire dans un environnement d'utilisation sur châssis surélevée dans une cellule hybride solaire haut rendement avec stockage intégré au substrat faisant l'objet de la présente invention.Another economic interest is that in this type of cell, the surface of the cell is useful for storing instantaneous / intermittent energy in a storage means close to the production site. The charging cycle 9-1 (Fig. 9a) and discharge 9-2 (Fig. 9a) in a solid electrolyte battery is performed on a thin layer substrate 9-3 (Fig. 9b) of the energy storage consisting of 9-4 cathode (Fig. 9b), electrolyte 9-5 (Fig. 9b), anode 9-6 (Fig. 9b) and the protective layer or encapsulation 9-7 (Fig. 9b) with the particularity Anode and Cathode on a flexible substrate of the thin film diffusion interface (Thin Film). 3D coating and process modeling development: 9-8 (Fig. 9b) and a schematic illustration of Lithium nano titanate micro-batteries without solid electrolyte interface 9-9 (Fig. 9c) (also called SEI or Solid Electrolyte Interface) (SEI) in a high efficiency hybrid solar cell with integrated storage on the substrate of the present invention The hybrid cell is remarkable for its organic interface layer 10-1 (Fig. 10a) and a CIGS absorbent layer 10 -2 (Fig. 10b) and sulphide layer (cadmium sulphide layer) 10-3 (Fig. 10a, 10b) of type n 10-4 (Fig. 10b) on a pn junction and (10c) a schematic illustration Flexible 10-5 coating development (Fig. 10c) and 3D process modeling in a high efficiency hybrid solar cell with integrated storage on the substrate of the present invention. solar cell, Figures (11a) is an illustrative schematic representation of a single-sided solar cell and (1 lb) a central layer illustration n covered at the front and rear by p-type layer and n + and (11c) a schematic illustration of a p-junction front and back cover by SnO2 layer and (11d) a solar panel illustration in an upright chassis environment in a high efficiency hybrid solar cell with built-in storage on the substrate being subjected to the present invention.

Par ailleurs le fonctionnement de sALD et de ALD illustré par le Figures 12a, 12b, 12c 12d, 12e, 12f et 12g représentent respectivement ; (12a) une illustration schématisée d'une croissance cyclique ALD et (12b) une illustration de couches en formation et (12c) une illustration du domaine rectangulaire discrétisé et (12d) une illustration de contour de la fonction de Potentiel y et (12e) une illustration de « la surface de la fonction Potentiel y » et (12f) une illustration des conditions aux limites et (12g) une illustration de l'allure et le profil de la fonction potentiel électrique y(x,y) par les méthodes de relaxation et de sur relaxation respectivement dans une cellule hybride solaire haut rendement avec stockage intégré au substrat faisant l'objet de la présente invention. Le principe est intégralement décrit dans la demande de brevet d'invention numéro 10 00828 déposé le, 01 Mars 2010, Figures 13a, 13b et 13c représentent respectivement ; (13a) une illustration schématisée de modélisation de couche haute Organique Figurel3-1 (Fig. 13a) d'une cellule solaire et (13b) une illustration de modélisation de cellule hybride avec couche absorbante CIGS 13-5 (Fig. 13c) et 13-2 (Fig. 13c) couche de batterie en couche mince et 13-3 (Fig. 13c) l'encapsulant de structure assemblée dans une cellule hybride solaire haut rendement avec stockage intégré au substrat faisant l'objet de la présente invention.Moreover, the operation of sALD and ALD illustrated in FIGS. 12a, 12b, 12c, 12d, 12e, 12f and 12g respectively represent; (12a) a schematic illustration of a cyclic growth ALD and (12b) an illustration of layers in formation and (12c) an illustration of the discretized rectangular domain and (12d) an outline illustration of the function of Potential y and (12e) an illustration of "the surface of the function Potential y" and (12f) an illustration of the boundary conditions and (12g) an illustration of the pace and the profile of the electric potential function y (x, y) by the methods of relaxation and relaxation respectively in a high efficiency solar hybrid cell with integrated storage substrate that is the subject of the present invention. The principle is fully described in the patent application number 00828 filed on, 01 March 2010, Figures 13a, 13b and 13c respectively; (13a) a schematic illustration of a Figurel3-1 organic high layer modeling (Fig. 13a) of a solar cell and (13b) a hybrid cell modeling model with CIGS 13-5 absorbent layer (Fig. 13c) and 13 -2 (Fig. 13c) Thin film battery layer and 13-3 (Fig. 13c) The assembled structure encapsulant in a high efficiency solar hybrid cell with built-in storage on the substrate subject of the present invention.

Figures 14a, 14b et 14c représentent respectivement (14a) Le principe de photo génération dans la bande de valence en fonction de dopage et (14b) la courbe de point quantum de CuInSe2 PV- quantum dots (appelé aussi QDs) Et (14c) réponse spectrale d'efficience quantique de la cellule absorbante CIGS seul 14-1 (Fig. 14c) ainsi que 2-3 (Fig. 2b) dans une cellule hybride solaire haut rendement faisant l'objet de la présente invention. Figure 15 représente une illustration du chemin parcouru par la lumière dans une couche de passivation arrière 15-1 (Fig. 15) (passivation diélectrique arrière avec SiO2 15-2 (Fig. 15), Al2 03/ 15-3 (Fig. 15) et SiNx 15-3 (Fig. 15) et low-n) servant de réflecteur interne de photon 15-4 (Fig. 15) dans une cellule solaire haut rendement faisant l'objet de la présente invention. Une particularité de la présente invention consiste à la mise en oeuvre de différentes techniques simples et peu couteuses comme décrit ci-après pour augmenter l'efficacité de la cellule : a) l'insertion de certaines nanoparticules métalliques 16-1 (Fig. 16a) noyées dans la couche semiconducteur/ absorbante 16-2 (Fig. 16a) provoquant une augmentation de longueur du trajet effective de la lumière 16-3 (Fig. 16a) b) Ajout certaines nanoparticules métalliques 16-4 (Fig. 16a) provoquant une excitation des transporteurs du champ proche 16-5 (Fig. 16a) c) Ondulation de surface arrière du semiconducteur 16-6 (Fig. 16a) créant une augmentation de longueur du trajet effective 16-7 (Fig. 16a) de la lumière d) Séparation des particules d'Ag 16-8 (Fig. 16b) de semi-conducteur par mince couche de passivation (par exemple Al2 03) améliore la performance électrique de la cellule e) Réalisation des revêtements de surface en structures photoniques hexagonaux 16-9 (Fig. 16c) par dépôt d'ALD A1203 par structures-opaline auto-organisés 16-10 (Fig. 16c) (passivation de surface) revêtement de surface réalisé par rotation (Spin coating) de nanoparticules sphériques (SiO2) Notons à titre d'exemple que les valeurs simulées des densités de courant dans une cellule hybride solaire haut rendement données ci-après encourage l'optimisation de la cellule selon l'utilisation d' Analyse Rigoureuse des Ondes Couplés (appelé aussi Rigorous Coupled Wave Analysis ou RCWA, de Lalann e. Reticolo 2D) correspondent respectivement : 16-11 (Fig. 16e) est la courbe de référence AM1.5G (280-1200nm) 16-12 (Fig. 16e) est la courbe de référence ---- avant: plane (pas ARC) - arrière- miroir 16-13 (Fig. 16e) est la courbe de référence ---- avant: plane (DARC) - arrière: miroir 16-14 (Fig. 16e) est la courbe de référence avant: plane (pas ARC) - arrière: parfait 16-15 (Fig. 16e) est la courbe de référence avant de diffuseur: plan (DARC) -arrière avec un diffuseur parfait 16-16 (Fig. 16e) est la courbe de référence *avant: inversé pyramides avec SARC - arrière: miroir 16-17 (Fig. 16e) est la courbe de référence savant: plane (DARC) - arrière: sphère grilles.Figures 14a, 14b and 14c respectively represent (14a) the principle of photo generation in the valence band as a function of doping and (14b) the quantum dot curve of CuInSe2 PV-quantum dots (also called QDs) and (14c) response spectral quantum efficiency of the CIGS absorbing cell alone 14-1 (Figure 14c) and 2-3 (Figure 2b) in a high efficiency solar hybrid cell subject of the present invention. Figure 15 shows an illustration of the path traveled by light in a rear passivation layer 15-1 (Figure 15) (rear dielectric passivation with SiO2 15-2 (Figure 15), Al2 03 / 15-3 (Figure 15). ) and SiNx 15-3 (Fig. 15) and low-n) serving as an internal photon reflector 15-4 (Fig. 15) in a high efficiency solar cell which is the subject of the present invention. A peculiarity of the present invention consists in the implementation of various simple and inexpensive techniques as described below for increasing the efficiency of the cell: a) the insertion of certain metal nanoparticles 16-1 (FIG 16a) embedded in the semiconductor / absorber layer 16-2 (Fig. 16a) causing an increase in the length of the effective light path 16-3 (Fig. 16a) b) Addition of some metallic 16-4 nanoparticles (Fig. excitation of near-field transporters 16-5 (Fig. 16a) c) Semiconductor rear surface ripple 16-6 (Fig. 16a) creating an increase in the length of the effective path 16-7 (Fig. ) Separation of the semiconductor Ag 16-8 particles (Figure 16b) by a thin passivation layer (for example Al2 03) improves the electrical performance of the cell e) Realization of surface coatings in hexagonal photonic structures 16- 9 (Fig. 16c) by dep. t ALD A1203 structures by self-organized-opaline 16-10 (Fig. 16c) (surface passivation) spin-coated surface coating of spherical nanoparticles (SiO2) For example, the simulated current density values in a high efficiency solar hybrid cell given below encourage Optimization of the cell according to the use of Rigorous Coupled Wave Analysis (also called Rigorous Coupled Wave Analysis or RCWA, of Lalann and Reticolo 2D) correspond respectively: 16-11 (Fig. 16e) is the reference curve AM1 .5G (280-1200nm) 16-12 (Fig. 16e) is the reference curve ---- before: plane (not ARC) - rear mirror 16-13 (Fig. 16e) is the reference curve - - front: flat (DARC) - rear: mirror 16-14 (Fig. 16e) is the front reference curve: flat (not ARC) - rear: perfect 16-15 (Fig. 16e) is the reference curve before Diffuser: plane (DARC) -back with a perfect diffuser 16-16 (Fig. 16e) is the reference curve * before: inverted p yramides with SARC - back: mirror 16-17 (Fig. 16th) is the scholar reference curve: plane (DARC) - back: sphere grids.

Un atout majeur de la présente invention est qu'elle permet pour la première fois une hybridation des éléments organiques et inorganique avec possibilité de croissance des couches accordables à des matériaux organiques ou inorganiques. Un processus MLD en trois étapes A, B, et C est présenté en Figure (17a) qui peut être accompli sans l'aide précurseurs homobifonctionnels est basé sur : (1) TMA, un précurseur minéral homomultifonctionnel, (2) l'éthanolamine (EA), un réactif organique hétéro et (3) maléique anhydride (MA) un réactif organique par ouverture de cycle (appelé aussi ring-opening). Les réactions de surface proposées au cours de la croissance ABC sont: (A) S-COOH* + Al(CH3)3 [17-1 (Fig 17a)] ->S-000-Al(CH3)2* + CH4 [17-2 (Fig 17a)] (B) S-A1CH3* + HO(CH2)2-NH2 [17-3 (Fig 17a)] -> S-A1-0(CH2)2NH2* + CH4 [17-4 (Fig 17a)] (C) S-NH2* + C4H203 (MA) [17-5 (Fig 17a)] S-NH-C(0)CHCHCOOH* [17-6 (Fig 17a)] Le mécanisme de création de surface est aussi illustré en Figure 17a. Dans cette séquence de réaction ABC, TMA réagit avec les groupes carboxyliques dans la réaction a donné par équation « S-000-Al(CH3)2* + CH4 », pour former l'espèce A1CH3 *. Par la suite, les espèces A1CH3 * réagissent de préférence avec la fin de l'hydroxyle réactif EA pour former espèces Al- OCH2CH2NH2 * de surface dans réaction (B) donnée par équation « S-A1-0(CH2)2NH2* + CH4 ». MA réagit ensuite avec surface à terminaison amine pour réformer des groupes carboxyliques par une réaction d'ouverture de cycle (ring-opening) en réaction (C) proposée donné par équation) S-NH-C(0)CHCHCOOH* La séquence de réaction en trois étapes ABC est répétée par l'exposition aux TMA , EA et MA à croître le film MLD à l'épaisseur souhaité . La figure (17b) illustre une croissance de film MLD en deux étapes A et B utilisant TMA et 25 glycérol (GL). Les films MLD en 2 etapes TMA et EG sont idéal pour des applications de réticulation. La figure (17c) une illustration de différence du spectre de FTIR après TMA et GL exposition pendent Alucone AB MLD à 150 °C montrant addition 17-8 (Fig.17c) et soustraction 17-9 30 (Fig. 17c) de la surface de film en croissance La figure (17d) une illustration en quatre étapes de séquence ABCD de réaction pour une process de croissance de couche par MLD d'un film d'Alumina-siloxane utilisant trimethylaluminum (TMA), H2O, dimethylmethoxychlorosilane (DMMCS) et H2O La figure (17e) une illustration schématisée de séquence de réaction en deux étapes pour une 35 croissance par MLD en repère AB d'un film Lewis utilisant trimethylaluminum (TMA) et triethylenediamine (TED) La figure (17f) une illustration de la densité de A1203 et Alucone AB utilisant TMA et EG à partir de l'analyse de XRR. Nous avons utilisé différents nombres de cycle de TMA/H20 et TMA/EG (par exemple le ratio de 3 :1 a été utilisé pour des echanyillons avec des sequences 40 répétitives de 3 cycles de TMA/H20 et un cycle de TMA/EG). La figure (17g) est une séquence de réaction en deux étapes A et B pour la croissance MLD d'AB Zincone utilisant diéthylzinc (DEZ) et de l'hydroquinone (HQ) dans une cellule hybride solaire haut rendement avec ou sans stockage intégré au substrat faisant l'objet de la présente invention.A major advantage of the present invention is that it allows for the first time a hybridization of organic and inorganic elements with the possibility of growing layers tunable to organic or inorganic materials. A three-step MLD process A, B, and C is shown in Figure (17a) that can be accomplished without using homobifunctional precursors based on: (1) TMA, a homomultifunctional mineral precursor, (2) ethanolamine ( EA), an organic reagent hetero and (3) maleic anhydride (MA) an organic reagent by ring opening (also called ring-opening). The surface reactions proposed during the ABC growth are: (A) S-COOH + Al (CH 3) 3 [17-1 (Fig 17a)] -> S-000-Al (CH 3) 2 + CH 4 17-2 (Fig. 17a)] (B) S-AlCH3 + HO (CH2) 2 -NH2 [17-3 (Fig. 17a)] -> S-Al-O (CH2) 2NH2 + CH4 [17-4 (Fig. 17a)] (C) S-NH2 + C4H203 (MA) [17-5 (Fig. 17a)] S-NH-C (O) CHCHCOOH * [17-6 (Fig. 17a)] The mechanism for creating surface is also illustrated in Figure 17a. In this reaction sequence ABC, TMA reacts with the carboxylic groups in the reaction given by the equation "S-000-Al (CH 3) 2 * + CH 4", to form the species A1CH3 *. Subsequently, the A1CH3 * species preferably react with the end of the EA reactive hydroxyl to form surface species Al-OCH2CH2NH2 * in reaction (B) given by the equation "S-A1-0 (CH2) 2NH2 * + CH4 ". MA then reacts with amine-terminated surface to reform carboxylic groups by a proposed ring-opening reaction (C) given by equation) S-NH-C (O) CHCHCOOH * The reaction sequence in three steps ABC is repeated by exposure to TMA, EA and MA to grow the MLD film to the desired thickness. Figure (17b) illustrates two-step MLD film growth A and B using TMA and glycerol (GL). MLD films in 2 steps TMA and EG are ideal for crosslinking applications. Figure (17c) an illustration of the difference of the FTIR spectrum after TMA and GL exposure hang Alucone AB MLD at 150 ° C showing addition 17-8 (Fig.17c) and subtraction 17-9 (Fig. 17c) of the surface Figure 17d shows a four-step reaction sequence illustration ABCD for a MLD layer growth process of an Alumina-siloxane film using trimethylaluminum (TMA), H2O, dimethylmethoxychlorosilane (DMMCS) and H2O Figure (17e) is a schematic illustration of a two-step reaction sequence for MLD growth at AB of a Lewis film using trimethylaluminum (TMA) and triethylenediamine (TED) Figure (17f) an illustration of density of A1203 and Alucone AB using TMA and EG from XRR analysis. We used different TMA / H20 and TMA / EG cycle numbers (for example the ratio of 3: 1 was used for samples with repetitive sequences of 3 cycles of TMA / H20 and a TMA / EG cycle). . Figure (17g) is a two-step reaction sequence A and B for MLD growth of AB Zincone using diethylzinc (DEZ) and hydroquinone (HQ) in a high efficiency solar hybrid cell with or without built-in storage. substrate subject of the present invention.

Figure 18 représente une illustration la courbe de réponse optimal réalisée par NREL dans une cellule solaire haut rendement.Figure 18 is an illustration of the optimal response curve achieved by NREL in a high efficiency solar cell.

Figures 19a et 19b représentent respectivement ; (19a) le principe de fonctionnement des piézo nano éléments (piézonanofils/piézonanotubes) subissant une flexion 19-1 (Fig.19a) suite à une exposition causée par une radiation thermique 19-2 (Fig.19a) d'une cellule solaire générant une différence de potentiel Vout (ou courant électrique) 19-3 (Fig.19a) et (19b) la structure de la couche sur un substrat multicouches dans une cellule hybride solaire haut rendement faisant l'objet de la présente invention. La figure (20a) une illustration schématisée de domaines d'application des batteries à couches minces 20-4(Fig.20a) de stockage intégré au substrat de cellule solaire procurant un gain en poids et en espace sur des applications liées dans le transport 20-3(Fig.20a), cellules solaires intégrées au bâtis 20-2(Fig.20a) ou encore des appareils portatif d'usage diverses et variées 20-1(Fig.20a), La figure (20b) compare une batterie lithium-ion classique 20-5(Fig.20b) subissant des stresses 20-6 (Fig.20b) lors des charges et des décharges en comparaison avec les structures nano titanate 20-7 (Fig.20b) sur un substrat flexible dans une cellule hybride solaire haut rendement faisant l'objet de la présente invention. La figure (20c) illustre la structure d'un nano-titanate en 3D 20-8(Fig.20c) et montre qu'un anode en lithium standard 20-9(Fig.20c) ralentit le taux de charge due de sa surface de carbone arrondit alors qu'une batterie avec lithium nano-titanate 20-10(Fig.20c) propose plus de 30 fois plus de surface avec des angles plus pointues apportant un plus grand nombre de charge et de décharge. La figure (20d) est une comparaison de la construction en couche mince d'une batterie lithium-ion classique 20-11(Fig.20d) avec une construction avec les structures nano titanate 20-12(Fig.20d) sur un substrat flexible dans une cellule hybride solaire haut rendement faisant l'objet de la présente invention. Figure; (21a) est une illustration de cellule solaire coté photovoltaïque 21-1(Fig. 21a) avec batterie de stockage en couches minces intégrée au substrat 21-2(Fig. 21a) de cellule solaire sur film flexible 21-3 (Fig. 21a) avec la couche absorbante CIGS 21-4(Fig. 21a) sur la face de substrat 21-2(Fig. 21a) avec la batterie 21-5(Fig. 21a) intégrée au verso de la cellule solaire. Et la figure (21b) est une illustration des étapes de la solution nano titanate en multicouches sur un substrat flexible dans une cellule hybride solaire haut rendement faisant l'objet de la présente invention. Figures 22a, 22b et 22c représentent respectivement ; (22a) une illustration de cellule solaire double face avec sa métallisation contacts avant 22-1(Fig. 22a) et 22-2(Fig. 22a) contacts arrière en comparaison à une cellule simple face 22-3(Fig. 22a) et (22b).Figures 19a and 19b show respectively; (19a) the principle of operation of the piezo nano elements (piezonoyl / piezonotubes) undergoing a 19-1 flexion (Fig.19a) following an exposure caused by a thermal radiation 19-2 (Fig.19a) of a solar cell generating a potential difference Vout (or electric current) 19-3 (Fig.19a) and (19b) the structure of the layer on a multilayer substrate in a high efficiency solar hybrid cell subject of the present invention. FIG. (20a) is a schematic illustration of fields of application of thin-film batteries 20-4 (FIG. 20a) for storage integrated in the solar cell substrate providing a gain in weight and in space on linked applications in the transport 20 -3 (Fig.20a), solar cells integrated in the 20-2 rack (Fig.20a) or portable devices of various and varied use 20-1 (Fig.20a), Figure (20b) compares a lithium battery classical ion 20-5 (Fig.20b) undergoing stresses 20-6 (Fig.20b) during charges and discharges in comparison with nano titanate structures 20-7 (Fig.20b) on a flexible substrate in a cell solar hybrid high efficiency subject of the present invention. Figure (20c) illustrates the structure of a 3D nano-titanate 20-8 (Fig.20c) and shows that a standard lithium anode 20-9 (Fig.20c) slows the charge rate due to its surface. Carbon rounds up whereas a battery with lithium nano-titanate 20-10 (Fig.20c) offers more than 30 times more surface with sharper angles bringing a greater number of charge and discharge. Figure (20d) is a comparison of the thin film construction of a conventional lithium-ion battery 20-11 (Fig.20d) with a construction with nano titanate structures 20-12 (Fig.20d) on a flexible substrate in a hybrid high efficiency solar cell which is the subject of the present invention. Figure; (21a) is an illustration of photovoltaic solar cell 21-1 (Fig. 21a) with a thin-film storage battery integrated in the flexible film 21-3 substrate 21-2 (Fig. 21a) (Fig. 21a). ) with the CIGS 21-4 absorbent layer (Fig. 21a) on the substrate face 21-2 (Fig. 21a) with the battery 21-5 (Fig. 21a) integrated on the back of the solar cell. And Figure (21b) is an illustration of the steps of the multilayer nano titanate solution on a flexible substrate in a high efficiency solar hybrid cell subject of the present invention. Figures 22a, 22b and 22c show respectively; (22a) a double-sided solar cell illustration with its front contact metallization 22-1 (Fig. 22a) and 22-2 (Fig. 22a) rear contacts in comparison to a single-sided cell 22-3 (Fig. 22a) and (22b).

La courbe de réponse ainsi que les réponses spectrales de la cellule 22-8(Fig. 22c) montre les réponses pour une cellule bifaciale Si02+SiNx 22-4(Fig. 22c), bifacial sans SiO2 22-7 (Fig. 22c), piégeage prolongée 22-6(Fig. 22c) et diffusion dos-à-dos 22-4 (Fig. 22c) dans une cellule hybride solaire haut rendement faisant l'objet de la présente invention.The response curve as well as the spectral responses of cell 22-8 (Fig. 22c) show the responses for a bifacial cell SiO2 + SiNx 22-4 (Fig. 22c), bifacial without SiO2 22-7 (Fig. 22c) prolonged entrapment 22-6 (Fig. 22c) and back-to-back diffusion 22-4 (Fig. 22c) in a high efficiency solar hybrid cell of the present invention.

Figures 23 représente une illustration de cellule solaire muni de piège photonique par croissance MLD 23-1 (Fig. 23) sur un substrat 23-2 (Fig. 23) pour une augmentation de rendement dans une cellule hybride solaire haut rendement faisant l'objet de la présente invention.Fig. 23 shows a solar cell illustration with MLD 23-1 growth photonic trap (Fig. 23) on a substrate 23-2 (Fig. 23) for increased efficiency in a high efficiency solar hybrid cell of the present invention.

Figure (24a) est une illustration de cellule solaire flexible double faces avec une première face 24-5 (Fig. 24a) revêtu de la couche absorbante 24-6 (Fig. 24a) et de son système de stockage d'énergie intégré au verso de substrat 24-7 (Fig. 24a) et la figure (24b) est une illustration de cellule solaire flexible muni de son système de stockage d'énergie 24-5 (Fig. 24b) intégré au substrat 24-1 (Fig. 24b) de la cellule biface 24-3 (Fig. 24b) pour une augmentation de rendement dans une cellule hybride solaire haut rendement faisant l'objet de la présente invention.Figure (24a) is a double-sided flexible solar cell illustration with a 24-5 first face (Figure 24a) coated with the absorbent layer 24-6 (Figure 24a) and its integrated energy storage system on the back. 24-7 (Fig. 24a) and Fig. 24b is an illustration of a flexible solar cell with its energy storage system 24-5 (Fig. 24b) built into substrate 24-1 (Fig. 24b). ) of the two-sided cell 24-3 (Fig. 24b) for an increase in efficiency in a high efficiency solar hybrid cell subject of the present invention.

Figure 25 représente une illustration de cycle de charge et de décharge pour une batterie lithium-ion. Figures 26a, 26b et 26c représentent la dégradation de la décharge en fonction de nombre de cycle pour une batterie du type LTO-LMO (Transition Metal Oxide) avec LTO-LLTO pour un conducteur composite faisant l'objet de la présente invention Figures 27a et 27b représentent la capacité de charge en fonction de nombre de cycle pour une batterie LTO-LMO (Transition Metal Oxide) du type LTO- Fe203 pour un conducteur composite faisant l'objet de la présente invention Pour la réalisation de l'électrolyte, la réalisation est donnée par Figure 28 qui est un modèle de synthèse des états de la batterie LTO-LMO du type LTO- TiO2 pour un conducteur composite, comprenant le Ti-butoxide (Figure 28-1) dans un mélange de matériaux (Figure 28-2) d'acide citrique et de sel fondu LiNO3(LiOH-H202, Li202, Figure 28-3) chauffé à 400°C pendant 3h puis refroidit à la température d'ambiante (état a) produit le TiO2 (Figure 28-10), un sel à l'état initial (Figure 28-12) et des nanoparticules de Li4Ti5012 (Figure 2813) et du carbone amorphe (Figure 28-15) et sel fondu solide (Figure 28-15) (état b). Les grains de nanocrystals Li4Ti5012 (Figure 28-20) et Les grains de nanocrystals TiO2 (Figure 28-24) sont couverts avec une fine couche de carbone amorphe (Figure 28-21) et des grains de délimitation en interface (Figure 28-22) intégré dans une enveloppe de carbone (Figure 28-23) Figure 29a représentent la capacité de charge en fonction de nombre de cycle pour une batterie LTO-LMO (Transition Metal Oxide) du type LTO -LMO du type LTO- TiO2 (C) pour un conducteur composite faisant l'objet de la présente invention Figure 29b est une illustration d'assemblages des électrodes pour une batterie bipolaire par une construction du type déposition atomique ALD et le dépôt moléculaire des couches « MLD » et de croissance couche par couche de polymère hybride / inorganique nano laminé par segment divisible et façonnable pour les batteries intégrables ou embarquées faisant l'objet de la présente invention Figure 29c est une illustration de couche par couche des électrodes par le dépôt moléculaire des couches « MLD » et de croissance couche par couche de polymère hybride / inorganique nano laminé pour les batteries intégrables ou embarquées faisant l'objet de la présente invention Concernant Electrolytes: élément-clé des batteries de la présente application (Figure 30a) - Températures de fonctionnement - 20°C à + 110°C ! - Electrolytes polymères utilisées sont du type : solvent-free polymer electrolytes. - Compatibles avec une température de 110°C - Incompatibles avec des températures de - 20°C - Electrolytes liquides commerciaux: 1M LiPF6 - Un bon électrolyte «fort dissociation ionique et forte mobilité - La majorité utilisent l'éthylène carbonate : EC - Forme avec LiPF6 une SEI permettant de cycler le graphite lithié LiC6 - Forte constante diélectrique E = 90<z>favorise dissociation des ions - Mais solide jusqu'à 40°C, forte viscosité au-delà C* diminue mobilité des ions - Compromis <=> associer EC à des solvants liquides et peu visqueux mais faible - Diméthyl carbonate DMC , Eb=90°C, Tf - 4°C - Diéthyl carbonate DEC, Eb= 126-128°C, Tf= - 43°C - Ethyl méthyl carbonate EMC, Eb = 107, Tf= - 14°C Notons que pour obtenir de bonnes conductivités a de - 20 à + 110°C (Figure 30b) - Utilisation de liquides ioniques: - Cette solution présente des inconvénients majeurs suivants : - Coût élevé, fortes viscosités - Performances électrochimiques (réaction aux électrodes) => non-satisfaisantes - Solvant à haut point d'ébullition e.g. DMSO, PC, Sulfolane - carbonate de propylène PC: E - 69 - Eb = 242°C, Tf = - 48,8°C - PC pas utilisé en batterie Li-ion => exfolie Li C6 - Pas d'incompatibilités ni avec LTO ni avec LFP - Inconvénients: viscosité à basse température - Mélanges avec DEC - Pour accroître 6 nous utiliserons des complexant de Li+ - Sel choisi: LiTFSI (CF3S02)2N-,Li+ - LiPF6 instable au-delà de 55-60°C - LiTFSI stable jusqu'à plus de 200°C 30 Séparateur macroporeux ou polymère gélifié (Figure 30C) - Quel que soit l'électrolyte liquide: - Un séparateur polymère dense ou poreux doit être utilisé - Pour éviter un court-circuit par contact direct. 35 - Séparateur macroporeux: - Benchmark avec séparateurs Celgard® - Bonnes propriétés mécaniques - Quid à 110°C - Fortes pertes de conductivité (facteur 10) versus l'électrolyte 40 liquide - Compatibilité avec batteries planaires en film mince - Membrane dense gélifiée par l'électrolyte liquide: - Film polymère solvant réticulé - Une solution qui présente les avantages suivants : 45 - Excellente stabilité redox - Bonne complémentarité avec LiTFSI et PC - Procédé en voie aqueuse Renforcement des séparateurs (Figure 30d) 50 - Afin de préserver les performances de la batterie, il convient de : - Diminuer la contribution de l'électrolyte à la Résistance Interne - Film plus mince car propriétés mécaniques beaucoup plus fortes - Augmentation de la sécurité - Diminuer le coût matière car moins de sel et moins de solvant - Renforcement avec des NanoCrystallineCellulose NCC: - Percole à - 5-6% en poids - Modules de conservation très élevés: - Pas de nocivité malgré la dimension Nano: LC 50: - NCC a récemment été testé dans des batteries `5V' LiC6/LNMO et présente un Gain en énergie de 30%.Figure 25 shows an illustration of charge and discharge cycle for a lithium-ion battery. FIGS. 26a, 26b and 26c show the degradation of the discharge as a function of the number of cycles for a LTO-LMO (Transition Metal Oxide) type battery with LTO-LLTO for a composite conductor forming the subject of the present invention. FIGS. 27b represent the charge capacity as a function of the number of cycles for a LTO-Fe203 type LTO-LMO (Transition Metal Oxide) battery for a composite conductor subject of the present invention. For the production of the electrolyte, the embodiment is given by Figure 28 which is a state synthesis model of the LTO-TiO2 type LTO-LMO battery for a composite conductor, including Ti-butoxide (Figure 28-1) in a mixture of materials (Figure 28-2). ) of citric acid and molten salt LiNO 3 (LiOH-H 2 O 2, Li 2 O 2, Figure 28-3) heated at 400 ° C for 3 h and then cooled to room temperature (state a) produces TiO 2 (Figure 28-10) , a salt in the initial state (Figure 28-12) and nanoparticu Li4Ti5012 (Figure 2813) and amorphous carbon (Figure 28-15) and molten solid salt (Figure 28-15) (state b). Nanocrystals grains Li4Ti5012 (Figure 28-20) and TiO2 nanocrystals grains (Figure 28-24) are covered with a thin layer of amorphous carbon (Figure 28-21) and interfacial boundary grains (Figure 28-22). ) embedded in a carbon envelope (Figure 28-23) Figure 29a shows the load capacity as a function of cycle number for a LTO-LMO type LTO-LTO type LTO-LMO (C) battery Figure 29b is an illustration of assemblies of the electrodes for a bipolar battery by an ALD atomic deposition type construction and the molecular deposition of the "MLD" and layer-by-layer growth layers of a composite conductor of the present invention. divisible and formable segmented nano-laminated hybrid / inorganic polymer for the integrable or embedded batteries of the present invention Figure 29c is a layer-by-layer illustration of the electrodes by the molecular deposition of the "MLD" and layer-by-layer growth layers of nano-laminated hybrid / inorganic polymer for the integrable or embedded batteries that are the subject of the present invention. Concerning electrolytes: key element of the batteries of the present application (FIG. ) - Operating temperatures - 20 ° C to + 110 ° C! Polymer electrolytes used are of the type: solvent-free polymer electrolytes. - Compatible with a temperature of 110 ° C - Incompatible with temperatures of - 20 ° C - Commercial liquid electrolytes: 1M LiPF6 - A good electrolyte "strong ionic dissociation and high mobility - The majority use ethylene carbonate: EC - Form with LiPF6 an SEI for cycling lithium graphite LiC6 - Strong dielectric constant E = 90 <z> promotes dissociation of ions - But solid up to 40 ° C, high viscosity beyond C * decreases mobility of ions - Compromise <=> combine EC with liquid solvents and low viscosity but low - dimethyl carbonate DMC, Eb = 90 ° C, Tf - 4 ° C - DEC diethyl carbonate, Eb = 126-128 ° C, Tf = - 43 ° C - Ethyl methyl carbonate EMC, Eb = 107, Tf = - 14 ° C Note that to obtain good conductivities at -20 to + 110 ° C (Figure 30b) - Use of ionic liquids: - This solution has the following major disadvantages: - High cost , high viscosities - Electrochemical performance (reaction to electrodes) => unsatisfactory - High boiling point solvent eg DMSO, PC, Sulfolane - propylene carbonate PC: E - 69 - Eb = 242 ° C, Tf = - 48,8 ° C - PC not used in Li-ion battery => exfoliates Li C6 - No incompatibilities neither with LTO nor with LFP - Disadvantages: viscosity at low temperature - Mixes with DEC - To increase 6 we will use complexing of Li + - Selected salt: LiTFSI (CF3S02) 2N -, Li + - LiPF6 unstable above 55-60 ° C - stable LiTFSI up to more than 200 ° C. Macroporous separator or gelled polymer (FIG. 30C) - Regardless of the liquid electrolyte: - A dense polymer separator or porous must be used - to avoid a short circuit by direct contact. 35 - Macroporous separator: - Benchmark with Celgard® separators - Good mechanical properties - Quid at 110 ° C - High conductivity losses (factor 10) versus liquid electrolyte 40 - Compatibility with thin-film planar batteries - Gelled dense membrane liquid electrolyte: - Crosslinked solvent polymer film - A solution which has the following advantages: 45 - Excellent redox stability - Good complementarity with LiTFSI and PC - Aqueous process Reinforcement of separators (Figure 30d) 50 - In order to preserve the performance of the battery, it is advisable to: - Decrease the contribution of the electrolyte to the Internal Resistance - Thinner film because mechanical properties much stronger - Increase of the safety - Decrease the material cost because less salt and less solvent - Reinforcement with NanoCrystallineCellulose NCC: - Percole at - 5-6% by weight - Very high conservation modules: - No harmful Despite the Nano dimension: LC 50: - NCC has recently been tested in 5V LiC6 / LNMO batteries and has a 30% energy gain.

Ce type de cellules solaire avec ou sans stockage intégré au substrat est inventé et conçu pour une fabrication en continue sur une ligne de production à haute capacité et est bien adapté pour des dépôts dans un processus Rouleau-a-Rouleau comme décrit dans la demande de brevet 10 00828 déposée le 1 mars 2010 et 09 01503 déposée le 27 mars 2009 (27-03-09) et intégrés dans la présente application dans leur globalité par référencement. Il est important de noter que la présente invention est plus clairement mise en évidence par la description des méthodes et des modes de réalisation particuliers telle que décrit. Néanmoins, l'objet de l'invention ne se limite pas à ces méthodes ou de ces modes de réalisation décrites car d'autres méthodes ou d'autres modes de réalisation de l'invention sont possibles et peuvent facilement être réalisées par extrapolation. En particulier par les industriels qui fabriquent des couches minces inorganiques ou organiques, de semiconducteurs et/ou micro composants avec ou sans partie optiques.25This type of solar cells with or without substrate-integrated storage is invented and designed for continuous manufacturing on a high capacity production line and is well suited for deposits in a Roll-to-Roll process as described in the application. Patent 10,00828 filed March 1, 2010 and 09 01503 filed March 27, 2009 (27-03-09) and integrated in the present application in their entirety by referencing. It is important to note that the present invention is more clearly evidenced by the description of the particular methods and embodiments as described. Nevertheless, the object of the invention is not limited to these methods or to these embodiments described because other methods or other embodiments of the invention are possible and can easily be performed by extrapolation. In particular by manufacturers who manufacture inorganic or organic thin films, semiconductors and / or micro components with or without optical parts.

Claims (10)

REVENDICATIONS1) Un système de stockage de l'énergie solaire composé d'au moins d'une anode, d'au moins d'une cathode utilisant des matériaux titanate de lithium nanostructurée (lithium titanate ou nanotitanate) ou de Titanate et de mélanges de sodium, sous forme solide et d'un électrolyte sur substrat intégrable à la cellule solaire (ou au verso de la cellule solaire).CLAIMS1) A solar energy storage system consisting of at least one anode, at least one cathode using nanostructured lithium titanate materials (lithium titanate or nanotitanate) or titanate and sodium mixtures , in solid form and an electrolyte on a substrate that can be integrated into the solar cell (or on the back of the solar cell). 2) Un système de stockage de l'énergie solaire selon la revendication 1 dans lequel électrolyte est solide sans SEI (Solid Electrolyte Interface).2) A solar energy storage system according to claim 1 wherein the electrolyte is solid without SEI (Solid Electrolyte Interface). 3) Un système de stockage de l'énergie solaire selon la revendication 1 dans lequel un séparateur interposé entre ladite électrode négative, et la dite électrode positive dans lequel un film poreux contenant du nanotitanate de lithium seul, et ayant des propriétés isolantes, est formée sur la surface de la dite électrode négative intégrable à la cellule solaire (ou au verso du substrat de la cellule solaire).3) A solar energy storage system according to claim 1 wherein a separator interposed between said negative electrode, and said positive electrode wherein a porous film containing lithium nanotitanate alone, and having insulating properties, is formed. on the surface of said negative electrode integrable with the solar cell (or on the back of the solar cell substrate). 4) Un système de stockage de l'énergie solaire selon la revendication 1 dans lequel électrolyte est en polymères gélifié ou non sur substrat transférable, intégrable à la cellule ou au verso du support de la cellule solaire.4) A solar energy storage system according to claim 1 wherein the electrolyte is gelled polymer or not on a transferable substrate, integrable to the cell or the back of the support of the solar cell. 5) Un système de stockage de l'énergie solaire selon la revendication 1 dans lequel la réalisation par le dépôt moléculaire des couches « MLD » et de croissance couche par couche de polymère hybride / inorganique nano laminé pour les batteries lui assure l'intégration à la cellule ou au verso du support de la cellule solaire.5) A solar energy storage system according to claim 1 wherein the realization by the molecular deposition of the layers "MLD" and growth layer by layer hybrid polymer / inorganic laminate nano for batteries ensures the integration to the cell or the back of the solar cell support. 6) Un générateur d'énergie solaire, éolien ou marine comportant un système de stockage de l'énergie selon l'une des revendications 1 à 5, transférables au verso d'un panneaux ou substrat solaire , juxtaposable , assemblable ou embarqué.6) A solar, wind or marine energy generator comprising an energy storage system according to one of claims 1 to 5, transferable to the back of a solar panel or substrate, juxtaposable, assembled or embedded. 7) Un générateur d'énergie solaire, éolien ou marine comportant un système de stockage de l'énergie selon l'une des revendications 1 à 5 destiné au lissage ou stockage de l'énergie.7) A solar, wind or marine energy generator comprising an energy storage system according to one of claims 1 to 5 for smoothing or storing energy. 8) Capteurs autonomes embarqués comportant un système de stockage de l'énergie selon l'une des revendications 1 à 5, capable de communication sans fil dans des conditions industrielles et températures -20°C à 100°C.8) Onboard autonomous sensors comprising an energy storage system according to one of claims 1 to 5, capable of wireless communication under industrial conditions and temperatures -20 ° C to 100 ° C. 9) Une voirie comprenant un système de stockage selon l'une des revendications 1 à 5, muni ou sans signalisation avec capteurs intelligentes de gestion intelligente avec affichage ou signalisation, comprenant; a. une pluralité de dispositifs de génération d'énergie solaire au sol; b. une pluralité de dispositifs de stockage d'énergie solaire au sol; c. une pluralité de dispositifs de LEDS pour l'affichage ou signalisation au sol;9) A roadway comprising a storage system according to one of claims 1 to 5, with or without signaling with smart intelligent management sensors with display or signaling, comprising; at. a plurality of solar power generation devices on the ground; b. a plurality of solar energy storage devices on the ground; c. a plurality of LEDS devices for display or signaling on the ground; 10) Un ensemble de plusieurs systèmes selon l'une des revendications 1 à 5, assemblé pour une configuration donnée par morceau ou par segment offrant la facilité d'entretien et réparation par remplacement des segments défectueux utilisé dans des applications de stockage et de transport de l'énergie façonnable et découpables.10) An assembly of several systems according to one of claims 1 to 5, assembled for a given configuration by piece or by segment offering the ease of maintenance and repair by replacing the defective segments used in storage and transport applications. sharable and cutable energy.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112339615A (en) * 2020-09-25 2021-02-09 南京金龙客车制造有限公司 Fuel cell passenger car endurance mileage prediction method based on online support vector machine
US11108031B2 (en) 2016-11-25 2021-08-31 Nederlandse Organisatie Voor Toegepast-Natuurwetenschappelijk Onderzoek Tno Hybrid nanolaminate electrodes for Li-ion batteries

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115354538A (en) * 2017-08-10 2022-11-18 刘基农 Solar highway system with function coincidence of pressure-bearing road surface and running guide road surface
FR3074823B1 (en) 2017-12-13 2019-12-20 Commissariat A L'energie Atomique Et Aux Energies Alternatives COVERING SLAB FOR FUNCTIONALIZED INFRASTRUCTURE
CH717208A2 (en) * 2020-03-13 2021-09-15 Urs Roethlin Device for generating electrical energy, preferably using solar energy.
EP4395456A3 (en) * 2020-08-25 2024-09-04 CT-Coating AG Flat heating module, flat heating element, paving tile, paving system and method for producing the heating module
FR3115415B1 (en) * 2020-10-19 2022-11-04 Commissariat Energie Atomique Functionalized equipment with one or more functionalized cover elements

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20090133733A1 (en) * 2007-11-27 2009-05-28 Retti Kahrl L Autonomous, modular power generation, storage and distribution apparatus, system and method thereof
WO2010150833A1 (en) * 2009-06-23 2010-12-29 株式会社 アルバック Thin film composite battery and process for production thereof
US20120043814A1 (en) * 2010-08-18 2012-02-23 International Business Machines Corporation Solar cell and battery 3d integration
FR2982082A1 (en) * 2011-11-02 2013-05-03 Fabien Gaben PROCESS FOR PRODUCING THIN-FILT THIN-FILTER BATTERIES
CN103114532A (en) * 2013-01-11 2013-05-22 宁海县清华电器有限公司 Safety facility device used for real-time warning of icing on highway pavement
KR20130142609A (en) * 2012-06-20 2013-12-30 테크원 주식회사 Led street lamp controlling apparatus having functions of detecting and transfering complex information

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4925335A (en) * 1987-10-09 1990-05-15 Ludwig Eigenmann Prefabricated continuous roadmarking tape having optical and electromagnetic function
JPH08126224A (en) * 1994-10-20 1996-05-17 Canon Inc Photovoltaic power generation system
JP2002021036A (en) * 2000-07-11 2002-01-23 Kazumasa Sasaki Solar cell imbedded type anti-frozen road system, unit plate therefor and anti-frozen road construction method making use thereof
US20050199282A1 (en) * 2004-03-11 2005-09-15 Oleinick Energy, Llc Photovoltaic-embedded surface
CA2616857C (en) * 2005-08-05 2020-03-31 Kahrl Retti Multiple layer solar energy harvesting composition and method, solar energy harvesting buckyball, inductive coupling device; vehicle chassis; atmospheric intake hydrogen motor; electrical energy generating tire; and mechanical energy harvesting device
WO2008079369A2 (en) * 2006-12-22 2008-07-03 Genedics Clean Energy, Llc System and method for creating a networked infrastructure distribution platform of energy gathering devices
US8030888B2 (en) * 2007-08-13 2011-10-04 Pandya Ravi A Wireless charging system for vehicles
US8080901B2 (en) * 2009-03-16 2011-12-20 Doraisamy Loganathan Multi-source integrated electricity generation from novel smart roads and pavements
US20110302858A1 (en) * 2010-06-15 2011-12-15 Bradley Duane Siewert Roads, walls, and structures for energy generation and conservation
CN202688818U (en) * 2012-04-12 2013-01-23 长安大学 Thermoelectric energy storage type asphalt pavement based on energy conversion

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20090133733A1 (en) * 2007-11-27 2009-05-28 Retti Kahrl L Autonomous, modular power generation, storage and distribution apparatus, system and method thereof
WO2010150833A1 (en) * 2009-06-23 2010-12-29 株式会社 アルバック Thin film composite battery and process for production thereof
US20120043814A1 (en) * 2010-08-18 2012-02-23 International Business Machines Corporation Solar cell and battery 3d integration
FR2982082A1 (en) * 2011-11-02 2013-05-03 Fabien Gaben PROCESS FOR PRODUCING THIN-FILT THIN-FILTER BATTERIES
KR20130142609A (en) * 2012-06-20 2013-12-30 테크원 주식회사 Led street lamp controlling apparatus having functions of detecting and transfering complex information
CN103114532A (en) * 2013-01-11 2013-05-22 宁海县清华电器有限公司 Safety facility device used for real-time warning of icing on highway pavement

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
GEORGE S M ET AL: "Hybrid organic-inorganic films fabricated using atomic and molecular layer deposition", 2013 TRANSDUCERS & EUROSENSORS XXVII: THE 17TH INTERNATIONAL CONFERENCE ON SOLID-STATE SENSORS, ACTUATORS AND MICROSYSTEMS (TRANSDUCERS & EUROSENSORS XXVII), IEEE, 16 June 2013 (2013-06-16), pages 9 - 13, XP032499218, DOI: 10.1109/TRANSDUCERS.2013.6626688 *

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11108031B2 (en) 2016-11-25 2021-08-31 Nederlandse Organisatie Voor Toegepast-Natuurwetenschappelijk Onderzoek Tno Hybrid nanolaminate electrodes for Li-ion batteries
CN112339615A (en) * 2020-09-25 2021-02-09 南京金龙客车制造有限公司 Fuel cell passenger car endurance mileage prediction method based on online support vector machine
CN112339615B (en) * 2020-09-25 2024-06-04 南京金龙客车制造有限公司 Fuel cell bus endurance mileage prediction method based on online support vector machine

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