Thèse Fabrication et Étude de Cellules Solaires Organiques de Nouvelle Génération pour Application à l'Hybridation Pv - Cspsolhybrid H/F - 34

Établissement : Université de Montpellier
École doctorale : I2S - Information, Structures, Systèmes
Laboratoire de recherche : IES - Institut d'Electronique et des Systèmes
Direction de la thèse : Yvan CUMINAL ORCID 000000027401235x
Début de la thèse : 2026-10-01
Date limite de candidature : 2026-05-04T23:59:59

Face à l'urgence climatique et à la nécessité de réduire les émissions de gaz à effet de serre, les énergies à bas carbone jouent un rôle central dans la transition énergétique. Parmi ces solutions, les Centrale Solaires Thermodynamiques (CSP) se distinguent par leur capacité à convertir l'énergie solaire en chaleur ou en électricité de manière efficace et durable. En répondant aux besoins croissants en énergie tout en limitant l'empreinte carbone, ces technologies représentent une alternative prometteuse pour soutenir un avenir énergétique propre et respectueux de l'environnement. Ce projet de thèse s'inscrit dans ce contexte et vise à proposer un nouveau système hybride compact de production d'électricité et /ou de chaleur par couplage d'une technologie thermodynamique CSP et photovoltaïque (PV) à base de cellules organiques à matériau unique.

Face à l'urgence climatique et à la nécessité de réduire les émissions de gaz à effet de
serre, les énergies à bas carbone jouent un rôle central dans la transition énergétique. Parmi ces
solutions, les Centrale Solaires Thermodynamiques (CSP) se distinguent par leur capacité à
convertir l'énergie solaire en chaleur ou en électricité de manière efficace et durable. En
répondant aux besoins croissants en énergie tout en limitant l'empreinte carbone, ces
technologies représentent une alternative prometteuse pour soutenir un avenir énergétique
propre et respectueux de l'environnement. Ce projet de thèse s'inscrit dans ce contexte et vise
à proposer un nouveau système hybride compact de production d'électricité et /ou de chaleur
par couplage d'une technologie thermodynamique CSP et photovoltaïque (PV) à base de cellules
organiques à matériau unique.A partir des matériaux synthétisés par l'ICGM, des cellules couches minces seront fabriquées puis caractérisées au sein de l'équipe M@CSEE de l'IES. Dans un premier temps ces caractérisations seront réalisées en conditions standard afin d'établir un set de valeurs de référence : (i)mesure de rendement, (ii) réponse spectrale, (iii) caractérisation électriques sous obscurité et sous éclairement, .... Ces mesures permettront, soit directement, soit après modélisation, de définir un ensemble de figures de mérite (tension de circuit ouvert Voc, Courant de court circuit ICC, facteur de forme FF, rendement quantique interne et externe EQE, résistances série Rs, résistances de shunt Rsh, résistance spécifiques de contact Rc, longueur de diffusion des porteurs de charges Ln,p ...) des cellules. Dans un deuxième temps ces mêmes cellules seront caractérisées à plus haute température grâce au moyens de caractérisation déjà mis en place à l'IES, permettant d'évaluer le comportement de chacun des facteurs de mérite précédents en fonction de la température. Chaque fois que ce sera possible des modèles permettant de comprendre les mécanismes de dégradation de ces figures de mérite seront élaborés permettant de proposer des pistes d'amélioration des performances globales des cellules à haute température. Dans cette approche et contrairement à ce qui est souvent fait, l'amélioration des performances des cellules dans les Conditions Standard de Test (CST) n'est pas primordiales et une dégradation globale du rendement des cellules à température ambiante pourra être envisageable si elle permet un gain de performance à la température cible de fonctionnement, cette approche constitue aujourd'hui une approche originale dans le milieu du PV ou les cellules sont conçue pour optimiser leur rendement à 25°C. Dans un troisième temps les mêmes mesures seront refaites dans les conditions standard, l'objectif ici étant de contrôler la réversibilité des effets du fonctionnement des cellules sous stress sur les performances des cellules. A partir de ces résultats expérimentaux des modèles physiques seront proposés permettant de mieux comprendre les modes de dégradation adressés afin de les corriger autant d'un point de vu des matériaux utilisés que de l'architectures des cellules.