Offres d’emploi

Caractérisation chimique avancée de couches perovskites : optimisation des analyses par profilage XPS et GD-OES

Type de Contrat : Stage

Début souhaité : 01/03/2020

Durée : 6 mois

Lieu de travail : Principalement Institut
Lavoisier de Versailles

Formation : Master 2

Rémunération : Selon le profil

Présentation de l’IPVF

L’Institut Photovoltaïque d’Île-de-France (IPVF) a pour ambition de devenir l’un des principaux centres mondiaux de recherche, d’innovation et de formation dans le domaine de l’énergie solaire photovoltaïque en fédérant des équipes de recherche académiques (CNRS, Ecole polytechnique) reconnues au plan international et des industriels (EDF, Total, Air Liquide, Horiba et Riber) leaders de la filière photovoltaïque. L’IPVF a pour objectif d’améliorer les performances et la compétitivité des cellules photovoltaïques et de développer de nouvelles technologies de rupture en s’appuyant sur trois leviers :

      • un programme de recherche ;
      • une plateforme de recherche expérimentale ouverte aux acteurs de la filière photovoltaïque ;
      • un programme de formation principalement fondé sur un master et l’encadrement de doctorants.

Contexte

Depuis quelques années, les matériaux perovskites pour application photovoltaïque connaissent un intérêt croissant avec un rendement de conversion atteignant actuellement 25.2 % [1] .  Les cellules solaires à base perovskite sont donc en plein essor avec le développement de couches d’absorbeur perovkites hybrides (MAPI, triple cations…) dont l’élaboration et la composition sont travaillées finement pour atteindre des rendements toujours plus hauts et surtout accroitre la stabilité dans le temps. En effet les matériaux perovskite sont très sensibles à l’humidité, à la lumière UV, à l’UHV… mais peuvent également réagir avec les couches d’oxyde métalliques qui les recouvrent (couches de transport ) ce qui nécessite à la fois de développer des architectures particulières pour protéger et stabiliser ces couches tout en optimisant les transports de charge. Pour ce faire, il est nécessaire de disposer de techniques d’analyses avancées pour caractériser la composition de la perovskite et son évolution mais également déterminer finement la chimie aux interfaces.

Ce stage s’inscrit dans cette approche méthodologique de caractérisation chimique en profondeur par le développement d’une stratégie de profilage par XPS (X-Ray Photoelectron Spectroscopy) et GD-OES (Glow discharge Optical Emission Spectroscopy), de façon séparée mais également couplée. Cette approche de couplage GD-OES / XPS a été validée dans le cas de couches CIGS [2] et III-V [3] et sera évaluée sur couches perovskites. Cette étude est fondamentale pour proposer des actions de rétroingénierie lors de la fabrication des cellules mais également pour permettre au final la caractérisation de la cellule complète. Elle permettra également d’apporter des informations cruciales concernant le vieillissement et la durabilité, qui corrélées aux mesures optoélectroniques permettront d’appréhender efficacement cette problématique.

 

[1] https://www.nrel.gov/pv/cell-efficiency.html

[2] D. Mercier et al., Applied surface Science 347, (2015), 799-807. III-V

[3] A. Loubat et al., 2018 IEEE 7th World Conference on Photovoltaic Energy Conversion (WCPEC), doi. 10.1109/PVSC.2018.8547731

 

Missions principales

Ce stage à visée méthodologique sera centré sur la caractérisation chimique en profondeur (profilage) de couches perovskites issues de l’IPVF. Il sera basé sur l’utilisation de 2 techniques d’analyses : XPS (X-Ray Photoelectron Spectroscopy) et GD-OES (Glow discharge Optical Emission Spectroscopy).

      • Tout d’abord, il s’agira de déterminer l’impact du bombardement argon sur lors du profilage en XPS à l’aide du canon cluster disponible sur l’équipement. Les différentes combinaisons de tailles de cluster Arn+ et d’énergie seront testées et comparées au profilage classique en monoatomique Ar+ afin d’optimiser la procédure et d’obtenir le profil de composition le plus juste.
      • Ensuite, un travail d’optimisation/adaptation des conditions opératoires de la GD-OES sera réalisé afin de réduire au maximum l’endommagement des couches.
      • Enfin, grâce au travail préliminaire réalisé, le couplage profilage GD-OES / XPS sera étudié.

 Ce sujet s’inscrit dans le cadre d’un projet collaboratif au sein de l’IPVF (Institut Photovoltaïque d’Ile-de-France) et se déroulera principalement à l’Institut Lavoisier de Versailles (Versailles).

Profil recherché

SAVOIRS (connaissances théoriques)

        • Physico-chimie
        • Matériaux
        • Energie -photovoltaïque
        • Analyses de surface serait un plus

SAVOIR-FAIRE (compétences méthodologiques et organisationnelles)

      • Gout pour l’expérimentation
      • Méthodes de caractérisation des matériaux
      • Organisation
      • Rédaction / communication orale

SAVOIR-ÊTRE (compétences relationnelles et comportementales)

      • Travail en équipe
      • Adaptabilité
      • Autonomie
      • Volontaire

Contact

Lettre de motivation et CV à transmettre par mail à : davina.messou@ipvf.fr
Préciser impérativement le titre de l’offre dans l’objet du mail