Direction scientifique
Transfert de connaissances vers l'industrie

Nos Thèses par thème

Défis technologiques >> Energie solaire pour la transition énergétique
5 proposition(s).

Toutes les offres [+]

Modèle des pertes énergétiques dû à l'encrassement des modules PV bifaciaux et à la diminution de l'albédo induite.

Département des Technologies Solaires (LITEN)

Laboratoire Systèmes PV

Matériaux et innovations technologiques- Science génie des matériaux

01-10-2020

SL-DRT-20-0303

eric.pilat@cea.fr

Energie solaire pour la transition énergétique (.pdf)

La génération d'énergie à partir des technologies solaires devient de plus en plus importante et en conséquence la prise en compte sérieuse d'un problème, l'encrassement. Aujourd'hui, l'unité de mesure n'est plus le Giga Wh mais le Tera Wh et, par conséquent, le plus petit pourcentage de pertes peut générer un déficit économique considérable. Afin de réduire le coût de l'énergie produite (LCOE), les acteurs cherchent à implanter leurs installations dans les régions les plus ensoleillées, arides et malheureusement souvent très poussiéreuses. Enfin une nouvelle technologie prometteuse de cellules PV, capables de capter les photons sur les deux faces a émergé récemment et nécessite de revoir fondamentalement l'approche salissure en prenant en particulier en compte les variations d'albédo du sol. Le contexte de l'étude est favorable, car motivée par un nombre croissant de brevets et d'articles, une forte pression sur les coût du nettoyage et de la consommation d'eau et de nouvelles applications comme l'agri-PV particulièrement sensibles. Le doctorant a pour objectif principal, le développements d'algorithmes de calcul de l'impact salissure à partir des caractéristiques des champs PV, des données mesurées sur les systèmes et en prenant en compte les paramètres environnementaux influents. il identifie les meilleures méthodes et instruments de mesure pour quantifier le taux de salissure. La difficulté scientifique réside dans la diversité des matériaux concernés et le challenge consiste à appréhender et reproduire de multiples phénomènes physico-chimiques en cause dans le processus d'accumulation de la salissure.

Télécharger l'offre (.zip)

SMARTSOL-SiMulAtion dynamique et contRôle d'un réacteur conTinu pour la production de carburants SOLaires

Département Thermique Biomasse et Hydrogène (LITEN)

Laboratoire des Systèmes Solaires et Thermodynamiques

Genie des procédés, Modélisation des procédés dynamiques

01-10-2020

SL-DRT-20-0989

nathalie.dupassieux@cea.fr

Energie solaire pour la transition énergétique (.pdf)

Ces travaux de thèse s'inscrivent dans la problématique de la valorisation de l'énergie solaire sous forme de vecteur énergétique stockable et/ou transportable. Pour ce faire les procédés dits de thermochimie solaires, associant des technologies de concentration du rayonnement et des conversions thermochimiques de matières carbonées renouvelables ou déchets ont été retenus. Les réacteurs étudiés mettent en ?uvre de réactions endothermiques, réactions qui conduites sous apports thermiques solaires engendrent des produits dans lesquels l'énergie solaire est stockée sous forme chimique. Pour la mise en ?uvre des réacteurs de SOLAR-FUEL étudiés dans des travaux précédents (thèses, projets Carnot et européens), subsiste un verrou majeur pour le déploiement industriel lié à la nature variable de la ressource solaire qui ne permet pas a priori d'opérer de manière continu. L'objectif du projet est de proposer un procédé hybride (ressource carbonée/solaire) capable de produire en continu un solaire carburant renouvelable. Le travail de recherche s'appuiera à la fois la simulation dynamique afin d'assurer un contrôle optimal du dispositif en fonction de la ressource solaire disponible et sur une validation expérimentale. Le bilan énergétique et environnemental sera également étudié.

Télécharger l'offre (.zip)

Amélioration et compréhension de la tenue des générateurs solaires à base de cellule silicium sous environnement sévère

Département des Technologies Solaires (LITEN)

Laboratoire Photovoltaïque à Concentration

01-09-2020

SL-DRT-20-1061

philippe.voarino@cea.fr

Energie solaire pour la transition énergétique (.pdf)

La thèse s'effectuera à l'interface de plusieurs laboratoires du Département des Technologies Solaire (DTS) du CEA situé au Bourget du Lac sur le campus de l'Institut National pour l'Energie Solaire (INES). L'objectif de cette thèse est d'améliorer la tenue aux conditions environnementales (radiations, e/H+, UV, cyclage thermique) des générateurs solaires spatiaux à base de cellules solaires silicium, et de mieux comprendre les mécanismes de dégradations cellules/matériaux associés. En contrôlant finement la fabrication des cellules (dopage, impureté, architecture, etc.) et des modules (Matériaux, épaisseur, architecture, piégeage optique, etc.), il est possible d'améliorer la performance des modules Silicium en fin de vie tout en conservant un prix (?/W) compétitif, inférieur de 1 à 3 ordre de grandeur à des modules III-V spatiaux.

Télécharger l'offre (.zip)

Développement de modules photovoltaïques à haute efficacité intégrés aux batiments

Département des Technologies Solaires (LITEN)

Laboratoire Modules Photovoltaïques Silicium

ingéneur généraliste, avec spécialisation matériaux, procédés, modélisation

01-10-2020

SL-DRT-20-1116

bertrand.chambion@cea.fr

Energie solaire pour la transition énergétique (.pdf)

Les performances des modules photovoltaïques (PV) n'ont pas cessé d'évoluer depuis quelques années pour atteindre des valeurs supérieures à 20%. Ceci a été possible par un effort important réalisé sur l'architecture des cellules solaires au travers des gains sur l'absorption de la lumière et une meilleure collecte des charges photogénérées. L'architecture des modules quant à elle, a peu changé. Il faut souligner d'une part que ces modules ont été imaginés et améliorés dans un but de fonctionner dans une configuration extérieure sous forme de champ PV, d'autre part, leur optimisation est réalisée sous conditions standards ou la température est fixée à 25°C. L'utilisation des modules pour le bâtiment (BIPV) peut considérablement diminuer leurs performances. Ceci est lié au microclimat urbain (température, rayonnement diffus environnant), à l'orientation et à l'inclinaison des composants. De plus, des conditions d'intégration non optimisées ont pour effet d'augmenter la température, ce qui rend la dépendance thermique du rendement (estimée à -0,4% par degré) beaucoup plus sensible qu'en site isolé. Aussi, l'intégration pose d'autres problèmes liés aux aspects architecturaux du bâti. En effet, la qualité des matériaux ainsi que leurs couleurs doivent être en adéquation avec l'environnement notamment pour les bâtiments anciens, avec une fonction esthétique en termes de couleur et de formes. L'objectif de ce projet de thèse est de réaliser des prototypes de modules PV intégrés, orientés sur les applications BIPV avec le phasage suivant : - Etat de l'art sur les application BIPV, matériaux, gestion en longueur d'onde, outils de modélisation thermique et thermomécanique. - Modélisation multi-échelles (cellule, module, bâtiment, quartier) pour comprendre et analyser le comportement thermique à chaque échelle et les conséquences sur les performances globales. - Définition des modules prototypes et leur réalisation sur la plateforme module du CEA INES. - Tests de vieillissement accélérés et en conditions réelles extérieures, avec monitoring des performances, puis comparaison aux solution PV standard.

Télécharger l'offre (.zip)

Micro-concentration photovoltaïque pour le spatial

Département des Technologies Solaires (LITEN)

Laboratoire Photovoltaïque à Concentration

Master II or engineering School (equivalence Master II)

01-11-2020

SL-DRT-20-1254

philippe.voarino@cea.fr

Energie solaire pour la transition énergétique (.pdf)

À l'origine, les cellules solaires en silicium ont été développées pour des applications spatiales, suite à leur première utilisation en 1958 (rendement initial ~ 7-8%). Aujourd'hui, les cellules solaires à triple jonction GaInP/GaAs/Ge, qui offrent un meilleur rendement et une meilleure résistance aux irradiations (électrons et protons), sont la solution la plus courante pour alimenter en électricité les missions spatiales. Cependant, la fraction du coût associé à ces cellules reste importante pour des panneaux solaires spatiaux basés sur cette technologie de cellules. Le photovoltaïque à concentration (CPV), développée principalement pour les applications terrestres, est une technologie qui permet de réduire nettement les coûts cellule, en utilisant des éléments optiques réflectifs ou réfractifs pour concentrer la lumière sur une surface de cellule solaire beaucoup plus petite, tout en augmentant le rendement de conversion. Ainsi, l'utilisation du CPV pour les applications spatiales en orbite terrestre apparaît comme un compromis performance/coût prometteur, qui peut en plus permettre de solariser des missions pour l'espace lointain dans les environnements à faible irradiance1. Cependant, le CPV pour le spatial doit encore relever les défis de la légèreté, de la fiabilité face aux contraintes environnementales, de la gestion thermique et des pertes optiques. Le développement d'une nouvelle génération de solutions photovoltaïques à micro-concentration, le µ-CPV2, peut permettre de résoudre un grand nombre de ces problèmes. Les systèmes µ-CPV sont basés sur des cellules solaires de taille submillimétrique (< 1 mm²) qui permettent à la fois la dissipation passive de la chaleur et une optique compacte. Récemment, ce type de système µ-CPV a démontré des rendements > 25% sous faible concentration, pour de grands angles d'acceptance3. Dans ce contexte, ce travail de thèse se concentre sur une conception innovante et légère de système µ-CPV en adressant les paramètres clés W/kg, W/m2 et W/m3, ainsi que le coût. Les défis scientifiques associés concernent l'étude et la compréhension des mécanismes de vieillissement des matériaux et systèmes optiques exposés aux contraintes de l'environnement spatial (cyclage thermique, UV, irradiations, etc.). Les principaux objectifs de ce travail sont les suivants : - Définition d'un conception intelligent de cellules et de module µ-CPV adaptés à une concentration faible/moyenne dans l'espace, sur la base de l'expertise des laboratoires dans ce domaine et d'une étude bibliographique approfondie - Fabrication de microcellules et développement de matériaux et procédés de fabrication/assemblage de modules µ-CPV - Caractérisation finale du système µ-CPV, au niveau optique/électrique, et étude de sa résistance aux tests de vieillissement. Ces travaux permettront, par un processus itératif, l'obtention d'un système µ-CPV entièrement optimisé, manufacturable, léger et à faible coût d'ici la fin de la thèse de doctorat ; les connaissances scientifiques et techniques générées déboucheront sur des communications, des articles et des brevets. Collaboration internationale : Cette thèse de doctorat s'inscrira dans le cadre d'une collaboration entre le CEA-LITEN (INES, Le Bourget du Lac, France) et le Fraunhofer ISE (Fribourg-en-Brisgau, Allemagne). Des interactions fortes avec les équipes et doctorants des deux instituts sont planifiées : roadmap commune, séjours scientifiques, formation, etc. Début souhaité : Novembre 2020 ? 3 ans Références : 1 P.M. Stella, 34th Intersociety Energy Conversion Engineering Conference, (1999). 2 A. Ritou et., Sol. Energy 173, 789 (2018). 3 C.J. Ruud et al., Opt. Express 27, A1467 (2019).

Télécharger l'offre (.zip)

Voir toutes nos offres