Dernière mise à jour : 14-12-2017

2 sujets /SYMMES/STEP

 

Synthèse et études de colorants organiques photochromes pour la réalisation de cellules solaires à transmission optique variable

SL-DRF-18-0523

Domaine de recherche : Chimie
Laboratoire d'accueil :

SYstèmes Moléculaires et nanoMatériaux pour l’Energie et la Santé (SyMMES)

Synthèse, Structure et Propriétés de Matériaux Fonctionnels (STEP)

Marcoule

Contact :

Renaud DEMADRILLE

Date souhaitée pour le début de la thèse : 01-10-2018

Contact :

Renaud DEMADRILLE

CEA - DRF/INAC/SyMMES/STEP

04 38 78 44 84

Directeur de thèse :

Renaud DEMADRILLE

CEA - DRF/INAC/SyMMES/STEP

04 38 78 44 84

Page perso : http://inac.cea.fr/Pisp/57/renaud.demadrille.html

Labo : http://inac.cea.fr/Phocea/Vie_des_labos/Ast/ast_service.php?id_unit=1147

Voir aussi : http://www.spram-solar.fr/

Parmi les nouvelles technologies photovoltaïques, les cellules solaires sensibilisées à colorant présentent certaines des caractéristiques intéressantes pour les applications et de futurs développements au niveau industriel. Le laboratoire SyMMES a commencé à développer depuis 2012, de nouveaux colorants purement organiques pour le remplacement des colorants à base de ruthénium utilisés en général dans ces cellules. Certaines de ces nouvelles molécules ont montré des performances élevées (supérieures à 10%) et une stabilité exceptionnelle (plus de 5000h sous irradiation continue à 65° C) lorsqu'elles sont combinées à des électrolytes à base de liquide ionique.

Dans ce projet de thèse, nous proposons de développer une classe de sensibilisateurs organiques radicalement nouveaux contenant des chromophores aromatiques fonctionnels capables de s'isomériser sous irradiation de manière réversible. Ces chromophores conféreront à la molécule des propriétés photochromes, lui permettant de changer de couleur et d'adapter la transmission optique en fonction des conditions d'éclairage. Les hétérocycles aromatiques fonctionnels seront développés dans la première partie du projet et incorporés dans des structures chimiques de colorants organiques de type push-pull. En utilisant cette stratégie, nous développerons des sensibilisateurs à bandes d'absorption variable et dont les propriétés optiques s'ajusteront sans intervention extérieures aux conditions d'éclairage. La preuve de concept a été validée dans le cadre d'un projet OH Risque de l'ANR et la technologie a été brevetée.

Afin de développer des cellules solaires robustes et efficaces, des électrolytes à base de liquides ioniques contenant des systèmes redox sans iode seront développés. Notre objectif sera d'obtenir des électrolytes transparents et stables pour donner naissance à une nouvelle génération de cellules solaires présentant une transmission optique variable.

En utilisant les installations de recherche de Hybrid-En et l'équipement qui est disponible au laboratoire SyMMES, les nouvelles molécules et les électrolytes seront complètement caractérisés (propriétés structurelles, électrochimiques, propriétés optiques), et ils seront incorporés et testés dans les dispositifs. Leurs performances photovoltaïques et leur stabilité seront évaluées.

Composites de nanofils de silicium en batteries à haute densité d'énergie

SL-DRF-18-0291

Domaine de recherche : Matière ultra-divisée, physico-chimie des matériaux
Laboratoire d'accueil :

SYstèmes Moléculaires et nanoMatériaux pour l’Energie et la Santé (SyMMES)

Synthèse, Structure et Propriétés de Matériaux Fonctionnels (STEP)

Marcoule

Contact :

Cédric HAON

Pascale CHENEVIER

Date souhaitée pour le début de la thèse : 01-10-2018

Contact :

Cédric HAON

CEA - DRT/DEHT//LCB

04 38 78 34 71

Directeur de thèse :

Pascale CHENEVIER

CEA - DRF/INAC/SyMMES/STEP

04 38 78 07 21

Page perso : http://inac.cea.fr/Pisp/pascale.chenevier/

Labo : http://inac.cea.fr/symmes/

Voir aussi : http://liten.cea.fr/cea-tech/liten

Les matériaux constituant les batteries lithium-ion (BLi), utilisées dans l’électronique portable et les véhicules électriques, sont en constante évolution pour accroitre leur capacité énergétique, leur durée de vie et leur sûreté. Le silicium est un matériau intéressant pour les BLi à haute densité d’énergie car il absorbe jusqu’à 10 fois plus de lithium que le carbone habituellement utilisé dans l’électrode négative, et peut être mélangé au carbone. Pour une durée de vie satisfaisante, le silicium doit être additionné sous forme nano, afin de résister aux contraintes mécaniques durant le cycle de charge/décharge. Mais les très grandes surfaces développées du silicium nano conduisent à la consommation d’une grande partie du lithium dans des réactions de surface, donc à une baisse de performance.

Dans ce sujet de thèse, on associera deux technologies récentes du CEA : une méthode de croissance de nanofils de silicium à grande échelle (brevets 2014-2016), et une préparation de composites permettant de protéger le silicium nano au cœur de microparticules de carbone. Le doctorant/la doctorante sera en charge de la synthèse des matériaux, de leur caractérisation et des tests de performance en BLi. Elle/il s’efforcera de comprendre la réactivité du composite afin d’optimiser procédés de synthèse et BLi, par la microscopie électronique, la spectroscopie et l’électrochimie.

• Chimie

• Matière ultra-divisée, physico-chimie des matériaux

 

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