Mécanismes d'Évolution Chimique des Systèmes Photovoltaïques en Conditions de Service par Analyses Chimiques et Physiques In Situ H/F CNRS

Détail du poste

Ce projet de thèse porte sur le développement et l'application de méthodes in situ pour comprendre les mécanismes physico-chimiques responsables de la dégradation des dispositifs photovoltaïques (PV) en conditions réelles d'utilisation. Les modifications chimiques ou électrochimiques induites par les principaux facteurs de stress du vieillissement dans les couches absorbantes et les interfaces des cellules solaires seront étudiées par des analyses multi-échelles combinées (de 100 nm pour la spectroscopie ToF-SIMS et Raman jusqu'à 1 mm pour la spectroscopie XPS et le cm² pour l'imagerie optique). L'effet des conditions difficiles (humidité et température élevées, présence d'espèces agressives) sera étudié in situ par spectroscopie confocale Raman. Des analyses par imagerie optique et microscopie Raman seront réalisées sur les échantillons lors d'essais accélérés cycliques en chambres ou dans des cellules in situ spécialement conçues. Les étapes initiales de la dégradation seront également étudiées par les techniques ToF-SIMS et XPS, permettant d'accéder à une reconstruction 3D haute résolution des interfaces et à la redistribution des espèces élémentaires (y compris H et traceurs isotopiques) et moléculaires. En combinant des études chimiques (Raman) et physiques (photoluminescence, impédance électrique) in situ du système, une corrélation entre l'évolution chimique et les propriétés optoélectroniques et électriques sera recherchée afin d'appréhender les mécanismes de dégradation. Les connaissances acquises au cours de ces travaux sont nécessaires au développement de nouvelles stratégies, tant pour des procédures fiables d'évaluation de la durabilité en conditions réelles de nouveaux matériaux que pour de nouvelles approches d'amélioration de la durabilité.
Contexte de travail
Ce travail de thèse s'inscrit dans le cadre du WP3 (vieillissement accéléré et méthodes in situ) du PEPR TASE Minotaure (https://www.pepr-tase.fr/projet/minotaure/). L'essentiel du travail sera réalisé entre deux laboratoires : le laboratoire IRCP, reconnu pour son expertise en dégradation des matériaux, caractérisation chimique, méthodes in situ et vieillissement accéléré pour simuler les conditions réelles de service (https://www.chimieparistech.psl.eu/recherche/les-laboratoires/ircp/, encadré par le Prof. P. Volovitch) et le laboratoire GEEPS, complétant l'étude par son expertise en caractérisation physique multi-échelle (https://www.geeps.centralesupelec.fr/, encadré par le Dr. J. Alvares). Des échanges réguliers sont également prévus dans le cadre du projet avec les doctorants travaillant sur les méthodes in situ pour accéder aux aspects mécaniques et physiques de la dégradation.

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
La mobilité est nécessaire : deplacements fréquentes entre deux laboratoires en région parisienne (transports en commun), mais aussi missions possibles au synchrotron et/ou à l'étranger en 2e année, multiples réunions et conférences en France et à l'étranger. La pluridisciplinarité et l'internationalité de l'équipe du projet et de son environnement requièrent des compétences en leadership, une capacité à gérer les aspects logistiques entre deux laboratoires, une aptitude à mener des discussions multidisciplinaires et à étudier rapidement de nouveaux domaines, ainsi qu'une bonne maîtrise de l'anglais.