Postdoctorat (H/F) : Cellules thermophotovoltaïques pour la conversion d’énergie stockée à très haute t

Missions :
Les missions se déclineront sur trois étapes :
1. Evaluation théorique d’architectures de cellules TPV pour la conversion du rayonnement haute-température
Mise en œuvre d’un modèle théorique (bilan détaillé étendu) permettant de spécifier les choix optimums en termes d’énergie de bande interdite de la cellule, et de sélectivité spectrale réalisée par un composant photonique, en tenant compte de l’équilibre thermique de la cellule avec son environnement. Cette approche conduira notamment à préciser le cahier des charges du composant photonique réalisant la sélectivité spectrale et de température de fonctionnement de la cellule (ou de chaleur à dissiper pour maintenir la cellule à une température proche de 25 °C).
2. Modélisations optique et électrique pour la conception d’une architecture de cellule TPV à base de semiconducteurs III-V
Mise en œuvre de modèles optiques pour définir une structure photonique réalisant le filtrage spectral défini à l’étape 1. Mise en œuvre d’un simulateur opto-électronique permettant de définir l’architecture de la cellule photovoltaïque sous éclairement d’un émetteur de rayonnement thermique à haute température, maximisant les performances (compromis entre puissance électrique et rendement). Dès cette étape, le choix se portera sur une cellule à base de semiconducteurs III-As(N) de bande interdite ajustable dans l’intervalle cible 0,8 - 1,1 eV.
3. Réalisation expérimentale de démonstrateurs de cellules TPV
Fabrication et caractérisation du filtre réalisant la sélectivité spectrale et de la cellule TPV conçus en étape 2. La fabrication se fera par procédés de micro-nano fabrication en salle blanche (épitaxie par jets moléculaires, gravures, dépôts,…). La caractérisation des performances se fera en laboratoire (LAAS-CNRS) dans un premier temps, et ultimement en conditions réelles avec un émetteur porté à haute température sous éclairement solaire concentré (PROMES).

Les travaux seront réalisés au LAAS en forte collaboration avec le laboratoire PROMES.
Activités :
Analyse bibliographique des structures photoniques pouvant réaliser la sélectivité spectrale.
Mise en œuvre d’un modèle théorique basé sur l'approche du bilan détaillé.
Utilisation de codes de simulation photonique et opto-électronique pour concevoir la structure de la cellule.
Mise en œuvre de procédés de salle blanche (dépôts, gravures, micro/nano-fabrication).
Caractérisation des performances et de propriétés des matériaux.
Contexte de travail :
Parmi les multiples solutions de stockage aujourd’hui à l’étude afin d’accroître la pilotabilité des énergies renouvelables et favoriser une meilleure adéquation entre production et demande, la conversion thermophotovoltaïque (TPV) de chaleur haute-température constitue indéniablement l’une des options les plus prometteuses, tant sur le plan technologique qu’économique. Cette technologie de stockage thermique d’énergie solaire concentrée ou même d’é
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