Fonction :                 Stagiaire H/F

Contrat :                   Convention de stage

Prise de poste :       Février 2025 (à définir)

Durée contrat :       6 mois

Lieu de travail :       IPVF – 18 boulevard Thomas Gobert, 91120 Palaiseau

Formation :              M2 sciences des matériaux ou école d’ingénieurs

Réf. :                           PR-F-G-1-ST 

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 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 en cohérence avec les tendances du marché,

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

CONTEXTE DU STAGE

Alors que les cellules photovoltaïques au silicium ont presque atteint leur rendement théorique maximal, les cellules solaires à pérovskite se sont imposées au cours de la dernière décennie comme une nouvelle génération de technologie photovoltaïque, atteignant un rendement record de 26,1 %, quasiment équivalent à celui des cellules en silicium. Toutefois, leur stabilité reste inférieure à celle du Si. La recombinaison aux interfaces, identifiée comme un obstacle majeur à l’efficacité et à la stabilité à long terme, exige le développement de stratégies de passivation efficaces.

La passivation consiste à déposer une couche ultra-mince de matériau, comme l’alumine (Al₂O₃), directement sur la pérovskite¹ afin de protéger les interfaces. Cela permet de réduire les pertes en tension, responsables de 90 % des pertes en V_OC dans certains types de cellules solaires². Cependant, la pérovskite est un matériau fragile, susceptible de se dégrader lorsqu’elle est exposée à certains précurseurs utilisés dans la technique de dépôt par couches atomiques (ALD)³, qui permet de déposer des matériaux de passivation, ainsi que des couches de transport d’électrons (ETL) et de trous (HTL). Bien que des matériaux comme l’Al₂O₃, le SnO₂ ou le NiO_x soient disponibles via ALD, leur utilisation est limitée en raison de la sensibilité de la pérovskite. Par exemple, les travaux de doctorat de Nitin Malik, soutenus en 2023 à l’IPVF, ont montré par HAXPS (Hard X-ray Photoelectron Spectroscopy), que l’exposition à des précurseurs métalliques tels que le nickel et l’étain, peut entraîner la formation de composés indésirables à l’interface, compromettant ainsi l’efficacité de la passivation.

👉 Le but du stage est d’étudier méthodiquement l’interaction entre la pérovskite et les conditions d’un procédé ALD (pression réduite, température, précurseurs) afin d’identifier les procédés et matériaux compatibles avec un dépôt sur la surface de la pérovskite, dans le but de développer de nouvelles solutions efficaces de passivation. Le procédé ALD permet en effet d’exposer sélectivement la pérovskite à un précurseur, sans qu’il y ait de dépôt et donc de décorréler les différents effets observés après dépôt.

(1) Ajdič, Ž.; Jošt, M.; Topič, M. The Effect of Al2O3 on the Performance of Perovskite Solar Cells. Solar RRL 2024, 8 (12), 2400247. https://doi.org/10.1002/solr.202400247.

(2) Gillespie, S. C.; Gautier, J.; van der Burgt, J. S.; Anker, J.; Geerligs, B. L. J.; Coletti, G.; Garnett, E. C. Silicon-Inspired Analysis of Interfacial Recombination in Perovskite Photovoltaics. Advanced Energy Materials n/a (n/a), 2400965. https://doi.org/10.1002/aenm.202400965.

(3) Mallik, N.; Hajhemati, J.; Frégnaux, M.; Coutancier, D.; Toby, A.; Zhang, S.-T.; Hartmann, C.; Hüsam, E.; Saleh, A.; Vincent, T.; Fournier, O.; Wilks, R. G.; Aureau, D.; Félix, R.; Schneider, N.; Bär, M.; Schulz, P. Interface Defect Formation for Atomic Layer Deposition of SnO2 on Metal Halide Perovskites. Nano Energy 2024, 126, 109582. https://doi.org/10.1016/j.nanoen.2024.109582.