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Vers des cellules solaires III-V haut-rendement bas-coût (H/F)

Cette offre est disponible dans les langues suivantes :
Français - Anglais

Date Limite Candidature : vendredi 19 août 2022

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Informations générales

Référence : UMR9001-AMADEL-003
Lieu de travail : PALAISEAU
Date de publication : vendredi 29 juillet 2022
Nom du responsable scientifique : Amaury Delamarre
Type de contrat : CDD Doctorant/Contrat doctoral
Durée du contrat : 36 mois
Date de début de la thèse : 1 novembre 2022
Quotité de travail : Temps complet
Rémunération : 2 135,00 € brut mensuel

Description du sujet de thèse

Les cellules solaires à base de matériaux III-V présentent les meilleurs rendements parmi les technologies disponibles aujourd'hui, jusqu'à 46% sous concentration. Néanmoins, leur coût est significativement plus élevé que les modules silicium largement utilisés aujourd'hui. La majeure partie de ce coût, environ 80-90%, vient du substrat III-V nécessaire à la croissance d'un monocristal de qualité suffisante.
Nous proposons une nouvelle stratégie visant la réutilisation du substrat pour plusieurs croissances successives, dans le but de réduire drastiquement sa contribution au coût final. Le principal objectif est de modifier la surface du substrat III-V, afin que les couches fabriquées puissent être détachées aisément, laissant une surface compatible avec de nouvelles croissances. Une voie prometteuse consiste à insérer une couche de graphène sur le substrat avant la croissance.
Les objectifs du projet de thèse sont doubles : (i) Définir et développer les étapes technologiques de la méthode, qui incluent la fabrication et le transfert du graphène, ainsi que l'épitaxie elle-même (par jets moléculaires). (ii) Clarifier la nature des interactions physiques entre les couches fabriquées, le graphène, et le substrat. Il est possible que cette interaction consiste en des forces Van der Waals à travers le graphène. Ceci constituerait un nouvel outil pour la croissance de matériaux III-V, laissant entrevoir une richesse d'applications, comme le photovoltaïque ciblé dans ce projet, mais également la photonique sur silicium ou des dispositifs flexibles…
Ce projet sera réalisé au Centre de Nanosciences et Nanotechnologies (C2N) dans l'équipe SUNLIT. Les études menées utiliseront plusieurs méthodes de fabrication (graphène par CVD, III-V par MBE) et de caractérisation (luminescence, microscopie électronique). Des collaborations pour des techniques complémentaires spécialisées sont programmées (XPS, STM). Cet environnement donnera au doctorant de nombreuses opportunités pour atteindre les objectifs du projet et gagner en expérience.
Le candidat idéal dispose d'un master ou équivalent en physique, ingénierie, science des matériaux ou domaines connexes. Une expérience antérieure en salle blanche sera appréciée sans être essentielle. Le candidat doit présenter de bonnes capacités d'organisation pour la réalisation des tâches du projet, qui utilisent des procédés impliquant de nombreux paramètres, en salle blanche. Il devra faire preuve d'indépendance et être force de propositions pour le
développement de nouveaux procédés. Le travail collaboratif étant au cœur du projet, de bonnes compétences en communications sont attendues, pour un fonctionnement effectif en équipe, et la présentation régulière des résultats obtenus en conférences et meetings internes.

Contexte de travail

Le Centre de Nanosciences et de Nanotechnologies (C2N) est une unité mixte de recherche du CNRS et de l'Université Paris Saclay et de l'Université Paris Cité. Le C2N, composé d'environ 410 personnels, est situé en Ile de France à Palaiseau (91) au cœur du campus Paris Saclay.

Le C2N est composé de quatre départements scientifiques (photonique, matériaux, nanoélectronique, microsystèmes & nanobiofluidique).

Cette mission est réalisée dans l'équipe SUNLIT, du département photonique, qui travaille à la mise au point de nouvelles architectures et procédés de fabrication pour des cellules solaires à la fois à haut-rendement, faibles coûts et faibles impacts environnementaux.

Contraintes et risques

Risque lié aux produits chimiques: travail en salle blanche.

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