Doctorant CCD (H/F) : Photovoltaïques à couche mince émergentes dans un espace agricole : stabilité et

Missions :
Pour faciliter les meilleures solutions technologiques possibles pour la mise en œuvre de l'agrivoltaïsme, c'est-à-dire l'utilisation combinée des terres à des fins agricoles et pour la production d'électricité, il est nécessaire de concevoir des modules photovoltaïques (PV) hautement efficaces, adaptés à un déploiement dans un environnement agricole. Cela signifie que nous devons contrôler précisément des propriétés physiques telles que la réflectivité et la transmissivité de la lumière, faciliter l'installation avec des modules solaires légers basés sur des cellules à couche mince, ainsi que leur fiabilité et leur cycle de vie. Dans les approches actuelles de fiabilité des systèmes photovoltaïques (PV), les effets de la chimie des facteurs environnementaux, qui peuvent résulter du climat, de la pollution atmosphérique, du lessivage des matériaux des cellules ou de la dégradation des matériaux d'encapsulation, sont généralement négligés. Cependant, les mécanismes de dégradation pourraient être fortement influencés par l'environnement, en particulier dans les applications agricoles, où les installations sont en contact avec de nombreux engrais, herbicides, espèces biologiques, etc., et sont exposées à des niveaux élevés d'humidité. Cela est particulièrement important pour les PV à couche mince, qui pourraient offrir des solutions mobiles, flexibles et semi-transparentes, mais également pour les pièces métalliques (câbles, cadre, etc.). Alors que les modules PV commerciaux à base de silicium ont déjà trouvé une première place dans le domaine de l'agrivoltaïsme, une analyse dédiée de la compatibilité des matériaux absorbeurs à couche mince, tels que les pérovskites halogénées et les CIGS, ainsi que leurs empilements de dispositifs correspondants, commence tout juste à émerger. Ces semi-conducteurs multicomposants contiennent potentiellement des éléments toxiques et présentent des problèmes de stabilité interfaciale inhérents, ce qui nécessite donc une évaluation de la réactivité chimique possible avant que ces technologies ne puissent être mises en œuvre dans un environnement agricole. Pour atteindre cet objectif, nos activités de recherche se situent à l'interface entre la science des matériaux, la chimie physique et la physique de la matière condensée. En parallèle, la science de la corrosion permet d'évaluer la stabilité des métaux, mais aussi de divers oxydes semi-conducteurs et isolants, des produits de corrosion et des polymères utilisés dans l’empilement des dispositifs. Combiner l'expertise de la science de la corrosion et de la science des matériaux photovoltaïques ouvrira une nouvelle perspective sur l'applicabilité des nouveaux systèmes PV dans l'agrivoltaïsme.

(1) Dinesh, H.; Pearce, J. M. Renewable and Sustainable Energy Reviews 2016, 54, 299–308.
(2) Barron-Gafford, G.A. et al. Agrivoltaics Provide Mutual Benefits across the Food–Energy–Water Nexus in Drylands. Nat Sustai
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