Description du sujet de thèse

L'objectif de ce doctorat est d'explorer et de développer de nouveaux concepts et de nouveaux procédés de fabrication pour les cellules solaires à simple jonction et tandem. Les travaux seront d'abord consacrés aux cellules solaires ultrafines à simple jonction. L'équipe a obtenu des résultats de pointe pour les cellules solaires en GaAs. Le premier objectif est d'étendre ces résultats aux cellules solaires en silicium, et d'explorer et de comparer deux concepts émergents : (1) l'absorption multi-résonante qui peut être obtenue en utilisant des structures parfaitement ordonnées (réseaux) fabriquées par lithographie par nanoimpression, et (2) la diffusion directionnelle obtenue en utilisant des structures avec un désordre corrélé, fabriquées par des techniques de nanopatterning auto-assemblées telles que le mélange de polymères et la lithographie colloïdale. Les processus de fabrication à faible coût seront développés et optimisés, et leurs performances seront analysées par spectroscopie optique. Ils seront ensuite comparés aux résultats des simulations optiques et appliqués à des cellules solaires en silicium ultrafines. L'objectif est de démontrer des performances de rupture en utilisant des designs originaux et des procédés de fabrication faible coût.
Le deuxième objectif est d'étudier et d'améliorer la gestion de la lumière dans les cellules solaires en tandem. En raison du nombre élevé de couches et de contraintes supplémentaires, telles que l'équilibre de l'absorption dans les cellules supérieures et inférieures, les cellules solaires tandem émergentes soulèvent de nouveaux défis pour la gestion des photons et le piégeage de la lumière (transparence de la cellule supérieure et des couches intermédiaires, piégeage sélectif de la lumière dans les cellules supérieures et inférieures...). Tout d'abord, des modèles optiques fiables seront développés afin de simuler avec précision les dispositifs tandem actuels fabriqués dans notre équipe et dans le cadre du projet français IOTA. Deuxièmement, le nanopatterning sera implémenté dans les cellules solaires tandem afin d'améliorer le piégeage optique, et de nouvelles architectures de dispositifs seront proposées et testées. Ce travail tirera parti du processus de collage original actuellement développé dans l'équipe, qui offre de nouveaux degrés de liberté pour insérer des nanostructures dans les couches intermédiaires, entre les cellules supérieures et inférieures.

Contexte de travail

Ce projet doctoral fait partie du projet ciblé IOTA (Architectures de cellules tandem innovantes) du PEPR TASE. Le doctorant bénéficiera des équipements du C2N (nanotechnologies, salle blanche, moyens de caractérisation), et il travaillera en collaboration étroite avec le LAAS (Toulouse).

Le poste se situe dans un secteur relevant de la protection du potentiel scientifique et technique (PPST), et nécessite donc, conformément à la réglementation, que votre arrivée soit autorisée par l'autorité compétente du MESR.

Contraintes et risques

Risques inhérents au travail en salle blanche.