Thèse Epitaxie de Matériaux Iii-V Assistée Graphène pour des Cellules Solaires Haut-Rendements et Bas-Coûts H/F

Description

Détail du poste Établissement : Université Paris-Saclay GS Sciences de l'ingénierie et des systèmes École doctorale : Electrical, Optical, Bio-physics and Engineering Laboratoire de recherche : Centre de Nanosciences et de Nanotechnologies Direction de la thèse : Amaury DELAMARRE ORCID 0000000314602478 Début de la thèse : 2026-10-01 Date limite de candidature : 2026-05-05T23:59:59 Les cellules solaires à base de matériaux III-V présentent les meilleurs rendements parmi les technologies existantes, mais à des coûts non-compétitifs par rapport aux modules silicium largement utilisés aujourd'hui. La majeure partie de ce coût, environ 80-90%, vient du substrat III-V nécessaire à la croissance d'un monocristal de qualité suffisante. Pour réduire ce coût de façon drastique, nous proposons de recycler le substrat III-V pour plusieurs croissances successives. La stratégie explorée ici consistera à synthétiser le matériau III-V sur un substrat couvert de graphène. Des études ont montré qu'il était toujours possible d'obtenir un cristal en accord de maille avec le substrat sous le graphène, tout en créant un plan mécaniquement faible dépourvu de liaisons verticales permettant l'exfoliation. Ce projet constitue un défi technologique, qui demande de développer les procédés depuis la fabrication du graphène jusqu'à l'obtention d'un dispositif, et un défi scientifique, les mécanismes de croissance sur un substrat couvert de graphène faisant encore débat. Nous proposons dans ce projet de thèse de mettre au point une méthode utilisant comme substrat du graphène synthétisé sur germanium, un matériau en accord de maille avec les III-V utilisés dans le solaire. Ce procédé n'utilisera donc pas de transfert de graphène vers un substrat III-V, comme utilisé précédemment, ce qui simplifiera la méthode en la rendant plus robuste, et compatible avec de grandes surfaces. Dans un deuxième temps, nous viserons la démonstration du recyclage du substrat, et la fabrication de dispositifs en s'app