Photovoltaïque à haute performance par l’assemblage de microstructures épaisses à base de nanoparticules

Face à l’urgence climatique, l’amélioration des performances des technologies photovoltaïques est un enjeu majeur de la transition énergétique. Aujourd’hui, les panneaux solaires à base de silicium plafonnent à des rendements d’environ 20 %, en grande partie à cause d’un décalage fondamental entre le spectre solaire incident et la capacité d’absorption du silicium.

Une voie prometteuse pour contourner cette limite consiste à intégrer des couches de conversion de lumière capables de transformer les photons solaires en longueurs d’onde mieux adaptées au silicium. Ces couches reposent sur des nanoparticules photoluminescentes (quantum dots), capables d’absorber et de réémettre la lumière de manière contrôlée.

L’objectif de cette thèse est de concevoir et fabriquer des films de conversion de lumière microstructurés en 3D, intégrant différentes populations de quantum dots afin de couvrir efficacement l’ensemble du spectre solaire.

L’étude des propriétés physiques de nano-objets constitue depuis dix ans environ un domaine de la physique du solide en émergence grâce à l’avènement des techniques de nano-fabrication.

Ce sujet a connu de grandes évolutions liées d’une part à la nature des nano-objets étudiés (multiplication des méthodes d’élaboration, contrôle du matériau et des tailles, …), d’autre part à l’apport des techniques de micro(nano)-électronique et de champ proche optique pour réduire le nombre de nano-objets sondés (au départ des collections d’objets nanométriques désordonnés, puis plus récemment des nano-objets individuels ou des auto-assemblages d’objets réguliers), ouvrant de nouveaux espaces de recherche.

Le but de cette miniaturisation ultime est de créer des objets aux propriétés et fonctionnalités nouvelles qui touchent de nombreux secteurs d’activité tels que la communication et l’information, les transports, la sécurité, la santé, l’environnement …

La tendance actuelle est de privilégier l’étude d’objets individuels ou de nano-objets auto-assemblés dont la méthode d’élaboration garantisse une grande qualité de structure et de l’état de surface.

Les systèmes étudiés concernent les nanoparticules semi-conductrices ou métalliques, les nanotubes, et plus récemment les biomolécules et brins d’ADN.

En bref, le domaine des nano-technologies et des nano-sciences est porteur d’innovations futures qui vont progressivement bouleverser notre environnement et notre société, notamment dans les technologies de l’information et de la communication et dans le domaine du biomédical.

Le Laboratoire (LPCNO) regroupe plus de 100 personnels chercheurs, enseignants chercheurs, ITA et étudiants/Post doctorants et se compose de cinq équipes de recherches : Nanomagnétisme, Optoélectronique Quantique, Nanostructures et Chimie Organométallique, Modélisation Physique et Chimique, Nanotech.

• Diplôme : M2 ou école d’ingénieur
• Spécialité : Physique, nanosciences, nanotechnologies
• Qualités : curiosité scientifique et esprit d’initiative, autonomie et rigueur expérimentale, goût pour le travail en environnement technologique avancé
• Anglais : bon niveau requis (écrit et oral)