Missions

Dans la perspective de futures cellules photovoltaïques tandem à base de couches de pérovskites en couches minces, les sous-cellules inférieures, de faible bande interdite, font l’objet de divers développements, notamment en vue d’étendre l’absorption vers le proche infrarouge (NIR), de réduire la quantité de matériaux actifs et d’augmenter leur stabilité. Le projet "NBG_SolarCells" vise à développer des cellules solaires absorbant le NIR en employant une combinaison de stratégies optiques et matérielles pour répondre aux objectifs suivants : (1) Développer des cellules solaires à bande interdite (Eg) étroite préparées à partir de solutions, capables d'absorber les photons dans le spectre NIR, avec des compositions réduites de plomb (Pb), notamment sur la base de pérovskites Sn-Pb; (2) Parvenir à une compréhension fondamentale des obstacles matériels de ces systèmes photovoltaïques et proposer des approches d'atténuation pour réduire les canaux de perte de porteurs et prévenir la dégradation de l’absorbeur ; (3) Débloquer leur plein potentiel en développant des approches innovantes de gestion de la lumière basées sur la nanophotonique et la plasmonique pour augmenter les performances des cellules solaires.

Activités

Le chercheur post-doctorant (H/F) sera chargé de développer la partie cellule solaire à pérovskite du projet au sein de l’équipe « Optoélectronique, photovoltaïque et nanostructures » de l’Institut de Recherche de Chimie-Paris (UMR8247 ). Le candidat sélectionné développera la préparation de pérovskites Pb-Sn en couches minces à partir de solutions. Différents paramètres de la formulation chimique et de la synthèse seront optimisés pour obtenir des couches bien cristallisées de grande qualité, de morphologie et d’épaisseur adaptées pour l’application. Ces films seront caractérisés de manière exhaustive par des techniques de spectrophotométrie, par des mesures de photoluminescence, par DRX, MEB, EDX et technique GD-OES. Le candidat sélectionné, préparera des cellules solaires photovoltaïques à partir des matériaux discriminés. Il caractérisera les performances des cellules solaires par des mesures J-V et réalisera des études fondamentales sur le fonctionnement des dispositifs. Pour les composés les plus intéressants, des expériences de vieillissement seront réalisées sur les couches et sur les cellules solaires. Dans un deuxième temps, il interagira avec les partenaires du projet (projet ANR "NBG_SolarCells") pour développer des approches optiques et photoniques afin de maximiser la collecte de lumière solaire et donc les performances des dispositifs. Les approches développées devront permettre de dépasser les limites actuelles de photocourant qui sont contraintes par les courtes longueurs de diffusion des porteurs dans ces absorbeurs.
Son travail s’appuiera sur la solide expertise de l’équipe d’accueil dans les domaines de la synthèse de pérovskites halogénées, de la préparation et de la caractérisation des cellules solaires et des dispositifs à haut rendement.

Compétences

Nous recherchons un chercheur ayant une solide expérience en photovoltaïque, plus précisément dans les cellules solaires à base de pérovskites. Il devra posséder des connaissances en chimie des matériaux et la synthèse de couches minces de composés semiconducteurs à partir de solutions. Il devra maitriser les synthèses en boîtes à gants. Il devra parfaitement maîtriser les caractérisations des matériaux utilisés dans ce type de cellules et la caractérisation des cellules solaires photovoltaïques ainsi que le suivi de la stabilité des dispositifs en conditions standard de vieillissement.
Un bon niveau de compétences en communication, tant à l’oral qu’à l’écrit (en anglais requis), est nécessaire. Nous recherchons un post-doctorant capable de s’impliquer pleinement dans le projet, avec une soif de connaissances, de la créativité et une certaine indépendance d’esprit, ainsi qu’une forte motivation. De plus, le candidat devra travailler en interaction et en partenariat avec les autres membres du consortium ANR (Laboratoire de Physique et d'Etude des Matériaux, ESPCI, Paris, et l’Institut des Nanotechnologies de Lyon).
Le dossier de candidature doit inclure : un CV détaillé contenant notamment le cursus universitaire, les postes occupés, l’ensemble des publications et des présentations scientifiques réalisées ; au moins deux références (personnes pouvant être contactées par le directeur de thèse) ; une lettre de motivation d’une page ; si possible les rapports des rapporteurs de la thèse.
Le ou la candidate devra être titulaire au moment du recrutement d’une thèse en science. Il devra avoir participé activement à la rédaction d’au moins un article publié dans un journal d’impact élevé.

Contexte de travail

La personne recrutée rejoindra l’équipe l’équipe « Optoélectronique, photovoltaïque et nanostructures » de l’Institut de Recherche de Chimie-Paris (UMR8247). Celle-ci développe des techniques de synthèses de matériaux avancés avec un contrôle de la structure à l’échelle micro- et nanométrique. Ces matériaux sont conçus pour jouer un rôle actif dans des dispositifs et en améliorer l’efficacité. L’association de matériaux et leurs assemblages sont particulièrement étudiés par l’équipe afin d’obtenir des propriétés nouvelles ou renforcées (couches auto-assemblées, jonctions, sensibilisation, gestion des photons, etc.). Les matériaux préparés sont principalement des semi-conducteurs de type n ou p, notamment des oxydes, dopés ou non, ainsi que des pérovskites halogénées. Ces semi-conducteurs possèdent des bandes interdites ajustables, un dopage finement contrôlé et sont élaborés sous forme de couches minces, de couches nanostructurées ou de nano-objets.
Les techniques utilisées pour la synthèse des matériaux sont majoritairement des procédés à basse température dans lesquels les précurseurs chimiques sont dissous en solution. Nous sommes spécialistes de l’électrochimie, du spin-coating, de la pyrolyse par pulvérisation et de la croissance hydrothermale. Nous développons également l’intégration de ces couches dans divers dispositifs performants. L’activité de cette équipe est décrite dans le site internet : www.pauportegroup.com. Le post-doctorant travaillera sous la responsabilité directe du responsable d’équipe, le Prof. Thierry Pauporté.
Le laboratoire d’accueil est l’Institut de Recherche de Chimie-Paris (UMR8247). L’IRCP met en avant une recherche intégrée, de l’amont à l’aval et des fondamentaux aux applications, ses thématiques couvrent une large gamme des domaines de la chimie : de la chimie moléculaire et la chimie des polymères, à l’énergie, aux matériaux et aux procédés. Ce laboratoire regroupe 217 personnes dont 88 membres permanents.