Doctorant (H/F) - Encapsulation innovante de cellules et de modules solaires par dépôt en couche atomique, IPVF

Les missions du poste

Le/la doctorant.e bénéficiera de l’expertise reconnue de l’IPVF ainsi que de ses capacités uniques dans le domaine du développement de matériaux par Atomic Layer Deposition (ALD) et du photovoltaïque. Il/elle intégrera une équipe dynamique et talentueuse, animée par l’innovation et l’atteinte de résultats.
En s’appuyant sur ces ressources, ses principales missions consisteront à développer des couches barrières performantes pour les cellules solaires, à savoir :
• Le développement de nanolaminaires de couches inorganiques (Al₂O₃, TiO₂, SnO₂, ZnO) ou de couches hybrides inorganiques-organiques (alucone, titancone, tincone, zincone, etc.) déposées sur des substrats polymères (de référence et biosourcés)
• La caractérisation des principales propriétés des matériaux nécessaires à une encapsulation efficace, afin d’identifier les meilleures solutions et de comprendre leur comportement : composition, morphologie, densité de défauts (pinhole), propriétés optiques
• La mesure du taux de transmission de vapeur d’eau (WVTR) pour des couches simples et des multicouches ALD
• Le développement de modèles analytiques permettant de prédire les propriétés barrières des multicouches
• L’encapsulation de dispositifs photovoltaïques et la réalisation de tests de vieillissement
Certaines caractérisations seront réalisées en collaboration avec les partenaires du projet. En particulier, les mesures de perméabilité et les tests de vieillissement seront effectués au CEA INES (Le Bourget-du-Lac).

Contexte de travail

Le Programme et Équipement Prioritaire de Recherche (PEPR) TASE (Technologies Avancées des Systèmes Énergétiques), de portée nationale, vise à favoriser le développement d’une industrie française dans le domaine des nouvelles technologies de l’énergie. L’objectif est de renforcer l’indépendance énergétique du pays, de créer des emplois et de répondre à la demande mondiale croissante en énergies renouvelables et en électrification des usages. La Stratégie Nationale a identifié trois secteurs prioritaires, dont le photovoltaïque.

Le projet BioFlexPV – Matériaux d’encapsulation biosourcés pour modules photovoltaïques flexibles répond au besoin urgent de développer des technologies d’encapsulation innovantes, facilitant le démontage et le recyclage des modules photovoltaïques (PV), tout en maintenant leur performance et leur fiabilité. L’élaboration d’une solution d’encapsulation durable (durée de vie des modules supérieure à 25 ans) et économiquement viable est essentielle pour accompagner le déploiement de ces technologies sur le marché.

Pour les modules flexibles à base de matériaux organiques ou de pérovskites, l’encapsulation repose généralement sur le laminage d’un film barrière plastique, scellé à l’aide d’une résine époxy photopolymérisable. Ces matériaux, issus de ressources non renouvelables, peuvent représenter jusqu’à deux tiers du poids total du module.

BioFlexPV a pour ambition de développer de nouveaux matériaux d’encapsulation performants, issus de ressources biosourcées, afin de réduire significativement l’impact environnemental des différentes technologies photovoltaïques. En combinant des polymères dérivés de la biomasse avec des couches inorganiques denses provenant de ressources abondantes, le projet vise à produire des films d’encapsulation à hautes propriétés barrière aux gaz. Ces nouveaux matériaux seront intégrés à différents types de modules photovoltaïques flexibles — notamment à base de silicium cristallin (c-Si), de photovoltaïque organique (OPV), de pérovskite et de CIGS — dont la stabilité et les performances à long terme seront rigoureusement étudiées.

L’encapsulation par dépôt en couches atomiques (ALD, Atomic Layer Deposition) a déjà fait ses preuves pour des dispositifs comme les OLED. Néanmoins, plusieurs défis restent à relever pour les applications photovoltaïques, notamment en matière de flexibilité, de tenue en température, de stabilité à long terme, de coût et de rendement. À l’IPVF, des couches d’encapsulation sous forme de nanolaminés composés de films minces hybrides organique-inorganique ou purement inorganiques ont été développées par ALD. L’un des objectifs majeurs du projet BioFlexPV est d’adapter ces stratégies d’encapsulation avancées à des substrats biosourcés.

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

Pas de risques spécifiques.