Caractérisations optique et thermique de cellules et de modules solaires photovoltaïques organiques

Sujets de thèse

Intitulé de la thèse
Caractérisations optique et thermique de cellules et de modules solaires photovoltaïques organiques

Publication du sujet sur le site de l’ABG : OUI
Nature du financement : Financement institutionnel, Contrat Doctoral, Financement régional, Contrats université sur projets,)
Domaine de compétences principal (pour l’ABG) : Physique
Domaine de compétences secondaire (pour l’ABG) : Sciences pour l’Ingénieur
Spécialité de doctorat : Electronique des hautes fréquences, Photonique et Systèmes

Lieu de travail
XLIM
123 avenue Albert Thomas
87060 Limoges
Laboratoire d’accueil : XLIM/MINACOM

Introduction
Les travaux de cette thèse relative à la caractérisation des cellules solaire organiques se fera dans le cadre d’une collaboration entre l’équipe optoélectronique plastique et la société Disasolar.

Présentation de l’équipe de recherche
L’équipe Optoélectronique Plastique est insérée dans l’Institut de Recherche CNRS XLIM,. Cet institut est spécialisé dans le domaine des communications hautes fréquences et optique et comporte de nombreux moyens technologiques, particulièrement dans les domaines des fibres optiques et des composants optoélectroniques et RF, cette dernière activité étant menée au sein du département MINACOM.«Optoélectronique Plastique» est partie intégrante du département MINACOM et est identifiée, comme son nom l’indique, dans le domaine des MIcro et NAno technologies des Composants Optoélectroniques moléculaires et polymères. L’équipe travaille depuis plus de 20 ans dans l’électronique, optoélectronique plastique. Elle s’est orientée dans l’analyse électrique et spectroscopique des matériaux  conjugués (polymères puis systèmes moléculaires où les fullerènes ont été inclus). Une partie de ses activités s’est ensuite orientée vers l’étude des diodes électroluminescentes et des cellules photovoltaïques organiques. L’activité de développement des cellules solaires organiques est actuellement l’axe le plus important des recherches effectuées au laboratoire et représente l’essentiel de ses activités contractuelles depuis 2003. En particulier 3 contrats de recherches avec la société Disatech ont été signé. Ils concernent l’évaluation des techniques d’impression des cellules solaires organiques. C’est dans le cadre de cette collaboration qu’est proposé le sujet de thèse.

Résumé de la thèse en français
La thèse sera focalisé sur le contrôle d’homogénéité des performances des cellules photovoltaïque organiques et des panneaux solaires par différentes techniques de caractérisation (ex: LBIC (Light Beam Induce Current)). Il s’agira d’étudier différentes méthodes de contrôle optique non destructif et de sélectionner les plus adaptées pour une intégration en ligne de production.

Résumé de la thèse en anglais
The thesis will focus on the control of the homogeneity of the performance of organic photovoltaic cells and solar modules by various characterization techniques (eg LBIC (Light Beam Induce Current)). various nondestructive optical control will be explore and the most suitable will be selected for integration into production line.

Description complète du sujet de thèse
La société Disasolar mène actuellement d’importants travaux de recherche et développement en collaboration avec l’institut CNRS XLIM sur la fabrication de panneaux solaires organiques par méthodes d’impression jet d’encre. Une chaine de prototypage est en projet. Un système d’inspection et de contrôle qualité en ligne de production est nécessaire afin de repérer rapidement quelconque inhomogénéité des couches déposées et d’en identifier l’origine.
Le sujet de thèse sera donc focalisé sur le contrôle d’homogénéité des performances des cellules photovoltaïques et des panneaux solaires par différentes techniques de caractérisation (ex: LBIC (Light Beam Induce Current)). Il s’agira d’étudier différentes méthodes de contrôle optique non destructif et de sélectionner les plus adaptées pour une intégration en ligne de production.
Des mesures de photocourant, de morphologie, d’absorption, d’épaisseurs seront effectuées. Dans un premier temps, les mesures se feront à l’échelle microscopique (surface de l’ordre ou inférieur au µm²) puis les mesures seront effectuées sur de plus grandes surfaces. Nous proposons une approche où le but n’est plus d’établir une cartographie précise mais de sonder rapidement la totalité de la surface (module ou sous module) en des points juxtaposables de l’ordre du cm² pour prévenir toute anomalie lors de la fabrication. Une étude sur la dissipation thermique dans les modules grandes surfaces sera implémentée. Il est nécessaire que le candidat ait une bonne connaissance académique de la dynamique des charges et du transport de l’énergie dans des films organiques ainsi qu’aux interfaces.

Objectifs scientifiques de la thèse
Mise en œuvre de méthodes de caractérisation morphologique, thermique et optique de cellules solaires organiques

Compétences à l’issue de la thèse
Connaissance et contrôle de la morphologie des cellules solaires organiques. Mise en œuvre de système complexe de caractérisation

Mots clés (séparés par des virgules)
solaire photovoltaïque, caractérisations optiques, LBIC, AFM, OPV
Conditions restrictive de candidature (nationalité, âge, …) : OUI

Expérience/profil souhaité(e)
Le profil type du candidat est celui d’un étudiant ayant suivi un cursus de physique du solide (ou de nanotechnologie) et ayant une bonne connaissance des caractérisations optiques et de l’instrumentation correspondante.

Directeur de thèse
Bernard Ratier
Adresse mail du directeur de thèse : bernard.ratier@xlim.fr
Téléphone Directeur de thèse : 0587506744

Co-directeur de thèse
Thierry Trigaud
Adresse mail du co-directeur de thèse : thierry.trigaud@xlim.fr
Téléphone co-Directeur de thèse : 0587506743
Cofinancement LABEX SigmaLIM demandé : NON
Thèse pour Action transverse : NON

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