Matériaux semi-conducteurs pour l'énergie
Master Sciences et génie des matériauxParcours Design des surfaces et matériaux innovants
Description
Les matériaux semi-conducteurs pour l’énergie interviennent dans la production d’énergie électrique faisant appel à des processus tels que la conversion photovoltaïque ou thermoélectrique. Les semi-conducteurs inorganiques sont les plus connus mais les semi-conducteurs organiques permettent également d’élaborer des cellules solaires organiques ou des modules thermoélectriques organiques. Le cours présente la physique des semi-conducteurs inorganiques (silicium principalement) et organiques ainsi que leurs applications dans le domaine du photovoltaïque.
Compétences requises
Les étudiants auront idéalement des connaissances de bases sur la physique des semi-conducteurs inorganiques et les grandeurs physiques associées (porteurs de charges majoritaires, minoritaires, mobilité de charges, résistivité, énergie de bande interdite…).
Compétences visées
- Estimer l’importance du photovoltaïque dans le mix énergétique en France et dans le monde.
- Savoir calculer les paramètres photovoltaïques d’une cellule solaire (tension de circuit ouvert, courant de court-circuit, facteur de forme et rendement).
- Identifier les propriétés physiques des semi-conducteurs de la couche active qui influent sur les paramètres photovoltaïques.
- Identifier les pistes d’amélioration des semi-conducteurs pour le photovoltaïque et des structures de cellules solaires associées.
Modalités d'organisation et de suivi
Ce cours magistral est complété dans la formation par les travaux pratiques « semi-conducteur inorganique et organique ».
Syllabus
I. Semi-conducteurs inorganiques
Structure cristallographique
Diagramme de bande (à l’équilibre thermodynamique)
Transport de charges
Jonction p-n
Elaboration d’un module photovoltaïque
II. Semi-conducteurs organiques
Structure chimique
Orbitales Frontières
Transport de charges
Hétérojonction volumique
Elaboration d’une cellule solaire organique