CNRS/IPVF – Stage – Spectroscopie photothermale pour évaluer les pertes non radiatives dans les semiconducteurs pérovskites pour le photovoltaïque F/H

03/11/2022

Fonction:                  Stagiaire M2

Contrat :                   Convention de stage

Prise de poste :       Début 2023

Durée contrat :       6 mois

Lieu de travail :       IPVF, 18 Boulevard Thomas Gobert, 91120 Palaiseau

Formation :              Master 2

 

IPVF – Institut Photovoltaïque d’Île-de-France

L’institut Photovoltaïque d’Île-de-France, institut pour la transition énergétique créé en 2013, est un pôle scientifique et technique dédié à la recherche et au développement de technologies solaires. Sur son site situé à Paris-Saclay, il fédère son propre personnel, des salariés de ses partenaires et ceux des sociétés extérieures. L’IPVF a pour ambition de devenir l’un des principaux centres mondiaux de recherche, d’innovation et de formation dans le domaine de la transition énergétique.

L’IPVF a pour objectif premier d’améliorer les performances et la compétitivité des cellules photovoltaïques et de développer des technologies de rupture en s’appuyant sur quatre leviers :

• Un programme de recherche ambitieux ;
• L’accueil, sur son site de Paris-Saclay, de plus de 200 chercheurs et de leurs laboratoires ;
• Une plateforme technologique de pointe (8 000 m²) ouverte aux acteurs de la filière photovoltaïque, et regroupant plus de 100 équipements de pointe situés dans des salles blanches.
• Un programme de formation principalement fondé sur un master, l’encadrement de doctorants, et la formation continue.

 

Bref historique :

L’IPVF a été fondé en 2013 à l’initiative de l’Etat français, EDF, TotalEnergies, Air Liquide, CNRS, Ecole polytechnique, Horiba et Riber. Rassemblant plus de 150 chercheurs, notre plateforme de Paris-Saclay, d’une superficie de 8 000 m², est un guichet unique pour tous les types de recherche et d’innovation deeptech.

L’IPVF a pour objectif de rester :
• Un leader mondial de la R&D liée au photovoltaïque. en fédérant les meilleures équipes françaises dans le dans le domaine de la recherche, de l’innovation et de la production industrielle, en partenariat avec de grands instituts internationaux, notamment en Europe,
• Un leader sur le développement de briques technologiques photovoltaïques briques technologiques en cohérence avec les tendances du marché,

• Une référence dans l’envoi des concepts R&D les plus prometteurs concepts de R&D les plus prometteurs pour l’industrie.

 

CONTEXTE DU POSTE

L’équipe caractérisation du laboratoire IPVF développe des outils de caractérisation avancés pour étudier les semiconducteurs qui absorbent la lumière dans les panneaux photovoltaïques. Parmi les plus utilisés, on trouve la spectroscopie et la microscopie de photoluminescence, qui permet d’évaluer l’efficacité d’émission (ie radiative) du matériau ou encore le temps de vie des porteurs de charges (électrons, trous).

Dans ce stage, on propose de compléter ces méthodes par des mesures des pertes non-radiatives du matériau qui engendrent un excès de chaleur dans le semiconducteur. Le ou la stagiaire sera en charge de monter une expérience de détection photothermale de cette chaleur via une détection acoustique (comme dans un microphone) basée sur des piézoélectriques. On pourra alors mesurer l’intensité de ces pertes non-radiatives en fonction de l’énergie des photons avec lesquels on illumine les échantillons, ce qui permettra de mieux connaître les niveaux d’énergie associés aux pertes et notamment via les niveaux de pièges se situant dans la gamme spectrale de la bande interdite du semiconducteur et qui empêchent les porteurs d’être extraits du matériau. On appliquera cette méthode aux nouveaux matériaux de type pérovskite hybride qui sont prometteurs pour réaliser des cellules photovoltaïques en couche minces de haute efficacité.

Ce stage pourra se prolonger en thèse via un financement ANR de thèse de 3 ans ( qui inclut du budget pour acheter du matériel et partir en conférence).

 

[ENGLISH]

Photothermal spectroscopy to assess non-radiative losses in perovskite semiconductors for photovoltaics.

The characterisation team of the IPVF laboratory is developing advanced characterisation tools to study the light absorbing semiconductors in photovoltaic panels. Among the most used are photoluminescence spectroscopy and microscopy, which allow the evaluation of the emission (i.e. radiative) efficiency of the material or the lifetime of the charge carriers (electrons, holes).

In this internship, we propose to complete these methods with measurements of the non-radiative losses of the material that generate excess heat in the semiconductor. The intern will be in charge of setting up a photothermal detection experiment of this heat via an acoustic detection (as in a microphone) based on piezoelectrics. The intensity of these non-radiative losses can then be measured as a function of the energy of the photons with which the samples are illuminated, which will provide a better understanding of the energy levels associated with the losses and in particular via the levels of traps in the spectral range of the band gap of the semiconductor that prevent the carriers from being extracted from the material. This method will be applied to new hybrid perovskite materials which are promising for the realisation of high efficiency thin film photovoltaic cells.

This internship can be extended into a thesis via a 3-year ANR thesis funding (which includes budget for purchasing equipment and going to conferences).

 

CONTACT

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geraud.delport@cnrs.fr

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