Historiquement, le photovoltaïque (PV) s’est développé conjointement avec l’essor de l’exploration spatiale. Au cours des années 90, les cellules solaires multi-jonctions, basées sur un empilement de matériaux III-V, ont progressivement remplacé le silicium (Si), bénéficiant de performances et de tenues aux irradiations électrons/protons supérieures. Aujourd’hui, le contexte est favorable à un renouveau du Si spatial : besoins de puissance PV croissants, missions à durées & contraintes modérées (LEO), cellules Si terrestres très bas coût (€/W Si ~ III-V/500), émergence de nouvelles technologies Si (contacts passivés polysilicium, hétérojunctions) qui présentent des rendements élevés sur Si de type p, etc.

Dans l’espace, les cellules solaires PV sont exposées aux rayonnements cosmiques, plus particulièrement pour les applications considérées ici, aux bombardements par des protons et électrons. Ces irradiations affectent les performances des cellules Si, essentiellement en raison de la formation de défauts volumiques recombinants pour les porteurs de charge. Afin de favoriser l’utilisation de cellules Si dans l’environnement spatial, il est donc essentiel d’améliorer leur résistance aux irradiations. Il s’agit du principal enjeu de ce projet de post-doc.    

Pour cela, les travaux vont tout d’abord se concentrer sur l’élaboration d’un nouveau matériau silicium, avec des propriétés compositionnelles lui conférant une résistance accrue aux irradiations par les électrons. Plus précisément, le matériau contiendra des éléments limitant la formation de défauts volumiques sous irradiations, et des espèces développant des effets de passivation électrique des défauts les plus recombinants. Différentes approches seront investiguées pour l’élaboration de ce nouveau matériau (cristallisation à partir de charges volontairement contaminées, implantation, etc.). Les propriétés électroniques (durée de vie et mobilité des porteurs de charge, résistivité) de ce matériau seront évaluées et analysées avant et après irradiation.

Dans un second temps, des cellules haut rendement à hétérojonction seront élaborées à partir de ce silicium inédit, et leurs performances électriques évaluées (I-V, Photoluminescence, Rendement Quantique, etc.) et analysées avant et après irradiation.

Les développements pourront être appuyés par des simulations numériques, effectuées à l’échelle des dispositifs PV. 

Il est attendu que les travaux menés et résultats obtenus puissent faire l’objet de valorisations scientifiques (articles scientifiques, communications dans des conférences internationales).

 Pour postuler, nous vous invitons à transmettre votre CV et lettre de motivation obligatoire à Benoit MARTEL : benoit.martel@cea.fr

Vous recherchez une première expérience professionnelle après votre thèse, ce poste est fait pour vous.

Docteur en physique appliquée / sciences des matériaux, avec un intérêt pour le domaine de l’énergie photovoltaïque et du spatial, de fortes compétences expérimentales, vous êtes familier avec au moins l’un des domaines suivants (et intéressé(e) pour en découvrir d’autres) :

- Procédés semi-conducteurs & couches minces

- Caractérisations optoélectroniques matériaux et cellules solaires

- Interactions rayonnement-matière, irradiations aux particules chargées

- Travail en environnement salle blanche

Vous devrez faire preuve d’autonomie et de capacité de travail à l’interface entre plusieurs équipes de recherche (organisation, communication, synthèse) : des atouts essentiels pour vous intégrer dans notre environnement de R&D dynamique et innovant.