Une chaîne de conversion photovoltaïque signifie aujourd'hui un générateur photovoltaïque (GPV) connecté à une charge par l'intermédiaire d'un convertisseur. Selon l'application visée, l'énergie photovoltaïque est soit utilisée telle quelle par la charge, soit stockée ou bien injectée directement au réseau électrique. L'optimisation de la production de cette énergie reste encore du domaine de la recherche et beaucoup d'innovations sont encore nécessaires pour en faire une énergie fiable. De nos jours, les axes de recherche pour augmenter la production de cette énergie sont principalement focalisés sur l'extraction de la puissance maximale, mais très peu de solutions sont proposées pour améliorer l'efficacité énergétique de la chaîne de conversion dans son ensemble. Cette thèse est focalisée sur l'optimisation des performances des étages d'adaptation. Ainsi, des améliorations sont proposées sur les différentes parties constituant la chaîne de conversion. Le haut degré d'intégration et la flexibilité apportés par le domaine digital nous ont poussés vers la numérisation de commandes MPPT élaborées sur le principe de commande extrémale. L'amélioration de l'étage de conversion est illustrée au travers de deux structures, inspirées de méthodes couramment utilisées dans les applications de fortes puissances comme la mise en parallèle de convertisseurs DC-DC fonctionnant en mode interleaving. De nouvelles propriétés, intrinsèques à des structures semigiratrices de puissance, renforcent l'étude. Une nouvelle architecture basée sur la discrétisation de chaque générateur photovoltaïque est ainsi proposée comme pouvant être le meilleur compromis en termes de transfert d'énergie solaire.

Les recherches effectuées dans cette thèse concernent les composants électroniques minéraux, organiques et les systèmes photovoltaïques. Concernant les semiconducteurs minéraux, nous avons modélisé les propriétés de conduction des structures métal/oxyde/semiconducteur (MOS) fortement intégrées en absence et en présence des charges. Nous avons proposé une méthodologie permettant de caractériser le vieillissement des structures MOS sous injection du courant de type Fowler Nordheim (FN). Ensuite, nous avons étudié les diodes Schottky en polymères de type métal/polymère/métal. Nous avons conclu que: Le mécanisme de transfert des charges, à travers l'interface métal/polymère, est attribué à l'effet thermoïonique et pourrait être affecté par l'abaissement de la barrière de potentiel à l'interface métal/polymère. Dans le domaine de l'énergie photovoltaïque, nous avons conçu et modélisé un système photovoltaïque de moyenne puissance (100W). Nous avons montré que l'adaptation du générateur à la charge permet une meilleure exploitation de l'énergie solaire. Ceci est réalisé par le biais des convertisseurs contrôlés par une commande de type MPPT munie d'un circuit de détection de dysfonctionnement et de redémarrage du système.