(H/F): Thèse de Doctorat en Science pour l'Ingénieur: Conception et intégration de cavités radiatives p

Sujet de thèse :
Les systèmes thermophotovoltaïques (TPV) transforment le rayonnement thermique émis par une surface chaude en électricité à l'aide de cellules photovoltaïques à faible bande interdite. En convertissant directement la chaleur à haute température en électricité, les systèmes TPV offrent une voie prometteuse pour une conversion d'énergie compacte et à haut rendement.
Ces dernières années, des progrès rapides ont été réalisés en matière de performances des cellules TPV, avec des rendements records dépassant 40 % en conditions de laboratoire. Cependant, la transposition de ces avancées en systèmes complets de conversion d'énergie reste un défi majeur. En particulier, le rendement d'un système TPV dépend non seulement des cellules elles-mêmes, mais aussi de la manière dont le rayonnement thermique est transféré de l'émetteur vers les cellules.
Un élément clé à cet égard est la cavité radiative entourant l'émetteur. Cette cavité contrôle la manière dont le rayonnement thermique est échangé entre l'émetteur et les cellules photovoltaïques, influençant la distribution spatiale du flux radiatif, le recyclage des photons et les pertes optiques. Sa géométrie et ses propriétés optiques jouent donc un rôle central dans la détermination du rendement global du sous-système.
La conception de telles cavités est un problème complexe qui combine le transfert de chaleur par rayonnement, l'ingénierie optique et la conception de systèmes à haute température. Alors que les modèles simplifiés supposent souvent des géométries idéalisées ou des émetteurs et réflecteurs parfaits, les systèmes réels doivent tenir compte des pertes, des distributions de flux non uniformes, des limitations des matériaux et des contraintes expérimentales. Le développement d'architectures de cavités réalistes et leur validation expérimentale constituent donc une étape essentielle vers la conversion énergétique TPV pratique.
Cette thèse aborde un défi central de l'ingénierie thermophotovoltaïque : comment concevoir des cavités radiatives qui couplent efficacement des émetteurs à haute température à des cellules TPV dans des systèmes expérimentaux réalistes.
D'un point de vue scientifique, les cavités radiatives constituent une plateforme riche pour l'étude du transfert de chaleur par rayonnement dans des géométries confinées. L'échange de rayonnement thermique au sein de ces cavités dépend de la géométrie, des propriétés de surface et des distributions de température, et nécessite souvent des outils de modélisation avancés pour être décrit avec précision.
D'un point de vue technologique, l'optimisation des cavités radiatives est essentielle pour améliorer les performances des sous-systèmes TPV. Une conception efficace des cavités doit maximiser le flux de photons utiles atteignant les cellules tout en minimisant les pertes optiques et thermiques.
Malgré leur importance, relativement peu d'études expérimentales ont exploré des arc
Voir plus sur le site emploi.cnrs.fr...