The Experts below are selected from a list of 18 Experts worldwide ranked by ideXlab platform

Robert Pitzpaal - One of the best experts on this subject based on the ideXlab platform.

  • analysis of parabolic trough Concentrator Mirror shape accuracy in laboratory and collector
    2014
    Co-Authors: Siw Meiser, Robert Pitzpaal
    Abstract:

    Die vorliegende Arbeit untersucht den Ein�uss von verschiedenen Parametern und Messrandbedingungen auf die Formgenauigkeit von Parabolrinnenkonzentratorspiegeln der RP3-Geometrie mittels optischer Messungen und Finiter-Elemente-Methode. Dazu werden de�ektometrische Messungen in typischen Labormesslagen durchgefuhrt: in vertikaler und horizontaler Ausrichtung, sowohl mit als auch ohne Befestigung der Spiegel an einen Halterahmen. Die Ergebnisse dienen zur Validierung �niter Elemente Modelle, mit denen der Unterschied in der Formgenauigkeit sowohl zwischen den einzelnen Messlagen als auch fur horizontal auf verschieden biegesteife Halterahmen aufgelegte Spiegel berechnet wird und die Auswirkungen schief auf die Spiegelruckseite aufgeklebter Befestigungselemente bewertet werden. Die durch die Schwerkraft verursachte Verformung der im Kollektor eingebauten Spiegel wird in verschiedenen Betriebspositionen auf zwei exemplarischen Kollektorstrukturen bestimmt. Die Umrechnung von Labormessergebnissen verschiedener Messlagen ineinander und die Ubertragbarkeit der Ergebnisse auf die erreichte Formgenauigkeit im Kollektor wird gepruft. Der Formgenauigkeitsunterschied zwischen vertikaler und horizontaler Labormesslage liegt in der Groyenordnung der von den Spiegeln typischerweise erreichten Formgenauigkeit: bis zu 0.8 mrad im quadratischen Mittelwert der Steigungsabweichung (SDx) und 3.3mm im quadratischen Mittelwert der Fokusabweichung (FDx) fur RP3-Innenspiegel. Die schwerkraftbedingte Verformung und die daraus resultierende Steigungsabweichung wird auf drei verschiedenen Halterahmen modelliert: einem ideal biegesteifen Halterahmen, einem Labormessrahmen und einem ideal biegesteifen Rahmen mit elastischen Verbindungselementen zum Spiegel. Die Di�erenz in der Formgenauigkeit von RP3-Innenspiegeln zwischen idealem Rahmen und Rahmen mit elastischen Elementen betragt 0.5 mrad (SDx) und 1.8mm (FDx). Bei ideal biegesteifem Halterahmen bewirken im Winkel schrag angebrachte Befestigungselemente zusatzliche lokale Steigungsabweichungen mit gleichem Betrag. Uber den Bereich aller Kollektorbetriebspositionen variiert die Formgenauigkeit von RP3-Innenspiegeln auf ideal steifer Tragerstruktur aufgrund der Verformung durch die Schwerkraft um bis zu 1.0 mrad im SDx im Vergleich zur Idealform beziehungsweise um bis zu 1.2 mrad im SDx im Vergleich zur Form in Kollektorzenitstellung. Fur RP3-Innenspiegel auf ideal steifer Tragerstruktur mit elastischen Verbindungselementen betragen die entsprechenden Werte 1.6 mrad und 2.1 mrad. Wahrend die entwickelten Modelle der Spiegel auf dem aborhalterahmen eine Umrechnung und damit einen Vergleich von Messergebnissen in verschiedenen Lagen erlauben, mussen die Modelle der Kollektortragerstruktur weiter verfeinert werden, um die Umrechnung von Labor- in Kollektormessergebnisse zu ermoglichen. Die Untersuchungen zeigen, dass Messlage, Befestigungsart und eingesetzter Halterahmen fur reproduzierbare Messergebnisse dokumentiert werden mussen und als Messrandbedingungen in kunftigen Richtlinien fur die optische Vermessung von Re�ektoren konzentrierender Solarkollektoren de�niert werden sollten. Die Uberprufung der Winkelgenauigkeit der Befestigungselemente gehort zur vollstandigen Bewertung eines Spiegels. Die Daten standardisierter Formgenauigkeitsmessungen konnen dann zur aussagekraftigen Ertragsberechnung solarthermischer Kraftwerke dienen und Optimierungsansatze bewerten.

  • analysis of parabolic trough Concentrator Mirror shape accuracy in different measurement setups
    Energy Procedia, 2014
    Co-Authors: Siw Meiser, Eckhard Lupfert, Bjorn Schiricke, Robert Pitzpaal
    Abstract:

    Abstract Mirror shape accuracy as a key optical performance parameter for parabolic trough collectors can be assessed accurately by common measurement systems proving the high quality of state-of-the-art Mirror panels. However, measurement results cannot always be compared directly because critical boundary conditions are not yet standardized. This paper quantifies the differences in shape accuracy results between the most common measurement setups for parabolic trough Mirror panels and identifies measurement position, mounting mode and support frame employed for the measurement as relevant boundary conditions. Deflectometric measurements of Mirror panels of RP3 geometry were performed at DLR's QUARZ Center Cologne in vertical (mounting points vertically and curved direction horizontally aligned) and horizontal measurement position (Mirrors facing upward with mounting points horizontally aligned), both with and without tightening the Mirrors to a support frame with screws. Finite element models were applied to calculate gravity-induced deformation and resulting slope and focus deviation on three different types of support frame: an ideally rigid support frame, a laboratory support frame, and an ideal support frame with elastic brackets. The measurement results demonstrate that the difference in position and mounting mode can lead to relevant deviations of the shape accuracy results higher than the uncertainty of the employed deflectometric measurement system. For RP3 inner Mirror panels a difference of up to 0.7 mrad in root mean square slope deviation ( SDx ) and 3.3 mm in root mean square focus deviation ( FDx ) from vertical to horizontal position was measured. Mirror shape specifications may thus not be applicable in all positions. Concerning the mounting onto different types of modeled support frame (in horizontal position) a variation of 0.5 mrad ( SDx ) and 1.8 mm ( FDx ) was calculated for perfectly shaped RP3 inner Mirrors mounted onto an ideally rigid support frame compared to the case when mounted to a support frame with elastic brackets.

Siw Meiser - One of the best experts on this subject based on the ideXlab platform.

  • analysis of parabolic trough Concentrator Mirror shape accuracy in laboratory and collector
    2014
    Co-Authors: Siw Meiser, Robert Pitzpaal
    Abstract:

    Die vorliegende Arbeit untersucht den Ein�uss von verschiedenen Parametern und Messrandbedingungen auf die Formgenauigkeit von Parabolrinnenkonzentratorspiegeln der RP3-Geometrie mittels optischer Messungen und Finiter-Elemente-Methode. Dazu werden de�ektometrische Messungen in typischen Labormesslagen durchgefuhrt: in vertikaler und horizontaler Ausrichtung, sowohl mit als auch ohne Befestigung der Spiegel an einen Halterahmen. Die Ergebnisse dienen zur Validierung �niter Elemente Modelle, mit denen der Unterschied in der Formgenauigkeit sowohl zwischen den einzelnen Messlagen als auch fur horizontal auf verschieden biegesteife Halterahmen aufgelegte Spiegel berechnet wird und die Auswirkungen schief auf die Spiegelruckseite aufgeklebter Befestigungselemente bewertet werden. Die durch die Schwerkraft verursachte Verformung der im Kollektor eingebauten Spiegel wird in verschiedenen Betriebspositionen auf zwei exemplarischen Kollektorstrukturen bestimmt. Die Umrechnung von Labormessergebnissen verschiedener Messlagen ineinander und die Ubertragbarkeit der Ergebnisse auf die erreichte Formgenauigkeit im Kollektor wird gepruft. Der Formgenauigkeitsunterschied zwischen vertikaler und horizontaler Labormesslage liegt in der Groyenordnung der von den Spiegeln typischerweise erreichten Formgenauigkeit: bis zu 0.8 mrad im quadratischen Mittelwert der Steigungsabweichung (SDx) und 3.3mm im quadratischen Mittelwert der Fokusabweichung (FDx) fur RP3-Innenspiegel. Die schwerkraftbedingte Verformung und die daraus resultierende Steigungsabweichung wird auf drei verschiedenen Halterahmen modelliert: einem ideal biegesteifen Halterahmen, einem Labormessrahmen und einem ideal biegesteifen Rahmen mit elastischen Verbindungselementen zum Spiegel. Die Di�erenz in der Formgenauigkeit von RP3-Innenspiegeln zwischen idealem Rahmen und Rahmen mit elastischen Elementen betragt 0.5 mrad (SDx) und 1.8mm (FDx). Bei ideal biegesteifem Halterahmen bewirken im Winkel schrag angebrachte Befestigungselemente zusatzliche lokale Steigungsabweichungen mit gleichem Betrag. Uber den Bereich aller Kollektorbetriebspositionen variiert die Formgenauigkeit von RP3-Innenspiegeln auf ideal steifer Tragerstruktur aufgrund der Verformung durch die Schwerkraft um bis zu 1.0 mrad im SDx im Vergleich zur Idealform beziehungsweise um bis zu 1.2 mrad im SDx im Vergleich zur Form in Kollektorzenitstellung. Fur RP3-Innenspiegel auf ideal steifer Tragerstruktur mit elastischen Verbindungselementen betragen die entsprechenden Werte 1.6 mrad und 2.1 mrad. Wahrend die entwickelten Modelle der Spiegel auf dem aborhalterahmen eine Umrechnung und damit einen Vergleich von Messergebnissen in verschiedenen Lagen erlauben, mussen die Modelle der Kollektortragerstruktur weiter verfeinert werden, um die Umrechnung von Labor- in Kollektormessergebnisse zu ermoglichen. Die Untersuchungen zeigen, dass Messlage, Befestigungsart und eingesetzter Halterahmen fur reproduzierbare Messergebnisse dokumentiert werden mussen und als Messrandbedingungen in kunftigen Richtlinien fur die optische Vermessung von Re�ektoren konzentrierender Solarkollektoren de�niert werden sollten. Die Uberprufung der Winkelgenauigkeit der Befestigungselemente gehort zur vollstandigen Bewertung eines Spiegels. Die Daten standardisierter Formgenauigkeitsmessungen konnen dann zur aussagekraftigen Ertragsberechnung solarthermischer Kraftwerke dienen und Optimierungsansatze bewerten.

  • analysis of parabolic trough Concentrator Mirror shape accuracy in different measurement setups
    Energy Procedia, 2014
    Co-Authors: Siw Meiser, Eckhard Lupfert, Bjorn Schiricke, Robert Pitzpaal
    Abstract:

    Abstract Mirror shape accuracy as a key optical performance parameter for parabolic trough collectors can be assessed accurately by common measurement systems proving the high quality of state-of-the-art Mirror panels. However, measurement results cannot always be compared directly because critical boundary conditions are not yet standardized. This paper quantifies the differences in shape accuracy results between the most common measurement setups for parabolic trough Mirror panels and identifies measurement position, mounting mode and support frame employed for the measurement as relevant boundary conditions. Deflectometric measurements of Mirror panels of RP3 geometry were performed at DLR's QUARZ Center Cologne in vertical (mounting points vertically and curved direction horizontally aligned) and horizontal measurement position (Mirrors facing upward with mounting points horizontally aligned), both with and without tightening the Mirrors to a support frame with screws. Finite element models were applied to calculate gravity-induced deformation and resulting slope and focus deviation on three different types of support frame: an ideally rigid support frame, a laboratory support frame, and an ideal support frame with elastic brackets. The measurement results demonstrate that the difference in position and mounting mode can lead to relevant deviations of the shape accuracy results higher than the uncertainty of the employed deflectometric measurement system. For RP3 inner Mirror panels a difference of up to 0.7 mrad in root mean square slope deviation ( SDx ) and 3.3 mm in root mean square focus deviation ( FDx ) from vertical to horizontal position was measured. Mirror shape specifications may thus not be applicable in all positions. Concerning the mounting onto different types of modeled support frame (in horizontal position) a variation of 0.5 mrad ( SDx ) and 1.8 mm ( FDx ) was calculated for perfectly shaped RP3 inner Mirrors mounted onto an ideally rigid support frame compared to the case when mounted to a support frame with elastic brackets.

Eckhard Lupfert - One of the best experts on this subject based on the ideXlab platform.

  • analysis of parabolic trough Concentrator Mirror shape accuracy in different measurement setups
    Energy Procedia, 2014
    Co-Authors: Siw Meiser, Eckhard Lupfert, Bjorn Schiricke, Robert Pitzpaal
    Abstract:

    Abstract Mirror shape accuracy as a key optical performance parameter for parabolic trough collectors can be assessed accurately by common measurement systems proving the high quality of state-of-the-art Mirror panels. However, measurement results cannot always be compared directly because critical boundary conditions are not yet standardized. This paper quantifies the differences in shape accuracy results between the most common measurement setups for parabolic trough Mirror panels and identifies measurement position, mounting mode and support frame employed for the measurement as relevant boundary conditions. Deflectometric measurements of Mirror panels of RP3 geometry were performed at DLR's QUARZ Center Cologne in vertical (mounting points vertically and curved direction horizontally aligned) and horizontal measurement position (Mirrors facing upward with mounting points horizontally aligned), both with and without tightening the Mirrors to a support frame with screws. Finite element models were applied to calculate gravity-induced deformation and resulting slope and focus deviation on three different types of support frame: an ideally rigid support frame, a laboratory support frame, and an ideal support frame with elastic brackets. The measurement results demonstrate that the difference in position and mounting mode can lead to relevant deviations of the shape accuracy results higher than the uncertainty of the employed deflectometric measurement system. For RP3 inner Mirror panels a difference of up to 0.7 mrad in root mean square slope deviation ( SDx ) and 3.3 mm in root mean square focus deviation ( FDx ) from vertical to horizontal position was measured. Mirror shape specifications may thus not be applicable in all positions. Concerning the mounting onto different types of modeled support frame (in horizontal position) a variation of 0.5 mrad ( SDx ) and 1.8 mm ( FDx ) was calculated for perfectly shaped RP3 inner Mirrors mounted onto an ideally rigid support frame compared to the case when mounted to a support frame with elastic brackets.

Bjorn Schiricke - One of the best experts on this subject based on the ideXlab platform.

  • analysis of parabolic trough Concentrator Mirror shape accuracy in different measurement setups
    Energy Procedia, 2014
    Co-Authors: Siw Meiser, Eckhard Lupfert, Bjorn Schiricke, Robert Pitzpaal
    Abstract:

    Abstract Mirror shape accuracy as a key optical performance parameter for parabolic trough collectors can be assessed accurately by common measurement systems proving the high quality of state-of-the-art Mirror panels. However, measurement results cannot always be compared directly because critical boundary conditions are not yet standardized. This paper quantifies the differences in shape accuracy results between the most common measurement setups for parabolic trough Mirror panels and identifies measurement position, mounting mode and support frame employed for the measurement as relevant boundary conditions. Deflectometric measurements of Mirror panels of RP3 geometry were performed at DLR's QUARZ Center Cologne in vertical (mounting points vertically and curved direction horizontally aligned) and horizontal measurement position (Mirrors facing upward with mounting points horizontally aligned), both with and without tightening the Mirrors to a support frame with screws. Finite element models were applied to calculate gravity-induced deformation and resulting slope and focus deviation on three different types of support frame: an ideally rigid support frame, a laboratory support frame, and an ideal support frame with elastic brackets. The measurement results demonstrate that the difference in position and mounting mode can lead to relevant deviations of the shape accuracy results higher than the uncertainty of the employed deflectometric measurement system. For RP3 inner Mirror panels a difference of up to 0.7 mrad in root mean square slope deviation ( SDx ) and 3.3 mm in root mean square focus deviation ( FDx ) from vertical to horizontal position was measured. Mirror shape specifications may thus not be applicable in all positions. Concerning the mounting onto different types of modeled support frame (in horizontal position) a variation of 0.5 mrad ( SDx ) and 1.8 mm ( FDx ) was calculated for perfectly shaped RP3 inner Mirrors mounted onto an ideally rigid support frame compared to the case when mounted to a support frame with elastic brackets.

Weick Clément - One of the best experts on this subject based on the ideXlab platform.

  • Toward a highly-integrated concentrated module : development of the concept and the associated characterization means
    2017
    Co-Authors: Weick Clément
    Abstract:

    Le travail de thèse effectué a pour objectif le développement d’un concept innovant de module photovoltaïque à faible concentration ultra-intégré, nommé HIRL pour Highly Integrated ReceiverLess module.Un premier Chapitre est consacré à la présentation du photovoltaïque à concentration (CPV) afin de positionner ce développement d’un concept original innovant. Le module développé est basé sur des concentrateurs réflectifs cylindro-paraboliques et il intègre des cellules multi-jonctions haut rendement. L’ambition est de travailler sur la simplification de la mise en module des cellules, en proposant d’une part, une architecture ultra-intégrée. L’optique de concentration en aluminium est multifonction puisqu’elle combine les fonctions de concentrateur, de support des cellules et de dissipateur thermique. D’autre part nous souhaitons appliquer pour ce concept des procédés de fabrication simples et éprouvés issus de l’industrie du photovoltaïque, tels que l’encapsulation par lamination. Enfin le module doit offrir une acceptance angulaire suffisante (> ±1°) pour utiliser un tracker un axe bas coût.Dans un second Chapitre, après avoir défini l’architecture de module envisagée, la modélisation thermique du système est présentée. Une étude a permis de définir les dimensions optimisées du concentrateur vis-à-vis de son rôle de dissipateur thermique. Ensuite, nous avons pu explorer les procédés de mise en forme des optiques mais également les méthodes d’interconnexion des cellules. Nous avons également mis en œuvre le procédé de lamination pour l’encapsulation des cellules multi-jonctions et démontrer la faisabilité de ce procédé pour le concept HIRL. Les procédés de fabrication identifiés ont été mis en œuvre pour la fabrication d’un prototype atteignant une efficacité électrique de 28%. La mesure de l’acceptance angulaire, de ±0.55°, a cependant montré les limites de ce premier design.Le troisième Chapitre est donc consacré à l’optimisation de l’architecture et des procédés au regard des résultats du Chapitre 2. Nous avons pu montrer comment modifier le design pour augmenter l’acceptance angulaire du module en conservant une bonne dissipation thermique. Enfin, de nouveaux procédés ont été mis en œuvre pour la réalisation d’un nouveau prototype fabriqué selon ce nouveau design et intégrant des cellules multi-jonctions optimisées pour la faible concentration. Ce nouveau prototype V3 présente un rendement de 30,5% et un angle d’acceptance de +/-1.4°.Dans le quatrième Chapitre, nous nous sommes attachés à caractériser les performances optiques des concentrateurs réalisés. Un banc de caractérisation optique a spécialement été développé pour ce type de module. Il a permis la comparaison des rendements optiques des différents concentrateurs, associés à leur procédé de mise en forme, ainsi que la comparaison de leur acceptance angulaire. Enfin, nous avons pu constater les effets de l’échauffement du concentrateur - du fait de son rôle de dissipateur thermique – sur les performances optiques.Enfin, dans un dernier Chapitre, une analyse de la chaine de pertes de la cellule au module est présentée. La caractérisation optiques du revêtement réflectif mais également des matériaux d’encapsulation des cellules ont été réalisés. En combinant ces résultats avec la mesure de réponse spectrale des cellules, nous avons pu calculer les performances optiques théoriques maximales atteignables par le module avec ces matériaux. Les moyens de caractérisations en simulateur solaire ont été adaptés afin de permettre la mesure de rendement de la cellule au module. Ces caractérisations ont permis de dresser un bilan de la distribution des pertes de puissance de la cellule au module. Ainsi, nous avons pu identifier les voies d’optimisation de ce module HIRL qui pourrait atteindre une efficacité électrique de 33%.The aim of the work presented in this thesis is to develop an innovative low-concentration photovoltaic (PV) module with a high level of integration, a “Highly Integrated ReceiverLess” module named “HIRL”.The concentrated photovoltaic (CPV) technology is presented in the first Chapter with the aim to position the development of this novel concept. The developed module is based on a parabolic-trough Concentrator and on the integration of high-efficiency multi-junction solar cells. The idea is to simplify the cell integration in the module via an optimized architecture. The innovation is the multi-functionality of the Concentrator Mirror acting as primary optical element (POE), which, in addition to having an optical function, becomes both the mechanical support of the cell arrays and the heat sink responsible of the cell cooling. Moreover, this concept relies on well-known, high-throughput, reliable and cost-effective flat-plate PV manufacturing techniques, such as lamination, for the cell array assembly into the rear of the POE. Finally the module is developed to reach an angular acceptance compatible with low cost one axis trackers (> ±1°).The thermal modeling of the module is presented in the second Chapter. This model is used to define the Mirror dimensions that guarantee an optimized thermal cooling within the Mirror element. Then, we have studied and tested different fabrication processes for the optics forming and cells interconnection. Moreover the feasibility of the lamination process for multi-junction cells encapsulation has been demonstrated for the HIRL concept. The application of the identified processes for prototype fabrication has allowed to fabricate a module reaching an electrical efficiency of 28%. However, the measured acceptance angle is of ±0.55°. It has shown that this design cannot reach the expected acceptance angle value.Based on Chapter 2 results, the architecture and fabrication processes are optimized in the third Chapter. The design has been modified with the aim to increase the angular acceptance while maintaining a sufficient thermal cooling. Moreover, new fabrication processes have been applied on a new prototype which integrates multi-junction cells optimized for low concentration. This new prototype reached 30.5% electrical efficiency and a ±1.4° acceptance angle compatible with low cost one axis tracker.In the Chapter 4, an optical characterization bench has been developed to compare the optical performances of the different optical Concentrators fabricated. It allowed to compare the optical efficiency and the angular acceptance of these optical elements, related to different Mirror forming techniques. Moreover, the capability of controlling the Mirror temperature is also implemented to study thermal effects on the optical performances. It is shown that the Mirror heating decreases significantly the acceptance angle of the module.Finally, in the fifth Chapter, an advanced characterization of the power loss mechanisms is presented, from the cell to the module. We calculated the maximum theoretical reachable cell to module ratio for the considered cell and materials based on experimental spectral response and Mirror reflectivity measurements. Furthermore a solar simulator has been adapted for cell and module IV measurements to quantify total cell-to-module losses. These characterizations allowed to define the different power loss sources from the cell to the module. The optimization of Mirror reflectivity and Concentrator forming could increase the electrical efficiency to 33%

  • Vers un module photovoltaïque à concentration ultra-intégré : développement du concept et des moyens de caractérisations associés
    HAL CCSD, 2017
    Co-Authors: Weick Clément
    Abstract:

    The aim of the work presented in this thesis is to develop an innovative low-concentration photovoltaic (PV) module with a high level of integration, a “Highly Integrated ReceiverLess” module named “HIRL”.The concentrated photovoltaic (CPV) technology is presented in the first Chapter with the aim to position the development of this novel concept. The developed module is based on a parabolic-trough Concentrator and on the integration of high-efficiency multi-junction solar cells. The idea is to simplify the cell integration in the module via an optimized architecture. The innovation is the multi-functionality of the Concentrator Mirror acting as primary optical element (POE), which, in addition to having an optical function, becomes both the mechanical support of the cell arrays and the heat sink responsible of the cell cooling. Moreover, this concept relies on well-known, high-throughput, reliable and cost-effective flat-plate PV manufacturing techniques, such as lamination, for the cell array assembly into the rear of the POE. Finally the module is developed to reach an angular acceptance compatible with low cost one axis trackers (> ±1°).The thermal modeling of the module is presented in the second Chapter. This model is used to define the Mirror dimensions that guarantee an optimized thermal cooling within the Mirror element. Then, we have studied and tested different fabrication processes for the optics forming and cells interconnection. Moreover the feasibility of the lamination process for multi-junction cells encapsulation has been demonstrated for the HIRL concept. The application of the identified processes for prototype fabrication has allowed to fabricate a module reaching an electrical efficiency of 28%. However, the measured acceptance angle is of ±0.55°. It has shown that this design cannot reach the expected acceptance angle value.Based on Chapter 2 results, the architecture and fabrication processes are optimized in the third Chapter. The design has been modified with the aim to increase the angular acceptance while maintaining a sufficient thermal cooling. Moreover, new fabrication processes have been applied on a new prototype which integrates multi-junction cells optimized for low concentration. This new prototype reached 30.5% electrical efficiency and a ±1.4° acceptance angle compatible with low cost one axis tracker.In the Chapter 4, an optical characterization bench has been developed to compare the optical performances of the different optical Concentrators fabricated. It allowed to compare the optical efficiency and the angular acceptance of these optical elements, related to different Mirror forming techniques. Moreover, the capability of controlling the Mirror temperature is also implemented to study thermal effects on the optical performances. It is shown that the Mirror heating decreases significantly the acceptance angle of the module.Finally, in the fifth Chapter, an advanced characterization of the power loss mechanisms is presented, from the cell to the module. We calculated the maximum theoretical reachable cell to module ratio for the considered cell and materials based on experimental spectral response and Mirror reflectivity measurements. Furthermore a solar simulator has been adapted for cell and module IV measurements to quantify total cell-to-module losses. These characterizations allowed to define the different power loss sources from the cell to the module. The optimization of Mirror reflectivity and Concentrator forming could increase the electrical efficiency to 33%.Le travail de thèse effectué a pour objectif le développement d’un concept innovant de module photovoltaïque à faible concentration ultra-intégré, nommé HIRL pour Highly Integrated ReceiverLess module.Un premier Chapitre est consacré à la présentation du photovoltaïque à concentration (CPV) afin de positionner ce développement d’un concept original innovant. Le module développé est basé sur des concentrateurs réflectifs cylindro-paraboliques et il intègre des cellules multi-jonctions haut rendement. L’ambition est de travailler sur la simplification de la mise en module des cellules, en proposant d’une part, une architecture ultra-intégrée. L’optique de concentration en aluminium est multifonction puisqu’elle combine les fonctions de concentrateur, de support des cellules et de dissipateur thermique. D’autre part nous souhaitons appliquer pour ce concept des procédés de fabrication simples et éprouvés issus de l’industrie du photovoltaïque, tels que l’encapsulation par lamination. Enfin le module doit offrir une acceptance angulaire suffisante (> ±1°) pour utiliser un tracker un axe bas coût.Dans un second Chapitre, après avoir défini l’architecture de module envisagée, la modélisation thermique du système est présentée. Une étude a permis de définir les dimensions optimisées du concentrateur vis-à-vis de son rôle de dissipateur thermique. Ensuite, nous avons pu explorer les procédés de mise en forme des optiques mais également les méthodes d’interconnexion des cellules. Nous avons également mis en œuvre le procédé de lamination pour l’encapsulation des cellules multi-jonctions et démontrer la faisabilité de ce procédé pour le concept HIRL. Les procédés de fabrication identifiés ont été mis en œuvre pour la fabrication d’un prototype atteignant une efficacité électrique de 28%. La mesure de l’acceptance angulaire, de ±0.55°, a cependant montré les limites de ce premier design.Le troisième Chapitre est donc consacré à l’optimisation de l’architecture et des procédés au regard des résultats du Chapitre 2. Nous avons pu montrer comment modifier le design pour augmenter l’acceptance angulaire du module en conservant une bonne dissipation thermique. Enfin, de nouveaux procédés ont été mis en œuvre pour la réalisation d’un nouveau prototype fabriqué selon ce nouveau design et intégrant des cellules multi-jonctions optimisées pour la faible concentration. Ce nouveau prototype V3 présente un rendement de 30,5% et un angle d’acceptance de +/-1.4°.Dans le quatrième Chapitre, nous nous sommes attachés à caractériser les performances optiques des concentrateurs réalisés. Un banc de caractérisation optique a spécialement été développé pour ce type de module. Il a permis la comparaison des rendements optiques des différents concentrateurs, associés à leur procédé de mise en forme, ainsi que la comparaison de leur acceptance angulaire. Enfin, nous avons pu constater les effets de l’échauffement du concentrateur - du fait de son rôle de dissipateur thermique – sur les performances optiques.Enfin, dans un dernier Chapitre, une analyse de la chaine de pertes de la cellule au module est présentée. La caractérisation optiques du revêtement réflectif mais également des matériaux d’encapsulation des cellules ont été réalisés. En combinant ces résultats avec la mesure de réponse spectrale des cellules, nous avons pu calculer les performances optiques théoriques maximales atteignables par le module avec ces matériaux. Les moyens de caractérisations en simulateur solaire ont été adaptés afin de permettre la mesure de rendement de la cellule au module. Ces caractérisations ont permis de dresser un bilan de la distribution des pertes de puissance de la cellule au module. Ainsi, nous avons pu identifier les voies d’optimisation de ce module HIRL qui pourrait atteindre une efficacité électrique de 33%