TyLDE — Topologie et faible dimensionnalité pour les applications énergétiques

Au cours des dernières années, il est devenu clair que la réduction obligatoire de la consommation d'énergie, la volonté de moins dépendre des combustibles fossiles et la pollution de l'environnement nécessitent le développement de sources d'énergie durables et alternatives. Les technologies basées sur les nanomatériaux se sont avérées prometteuses dans le domaine des énergies renouvelables et durables en termes de propriétés optiques et thermiques, de stabilité à long terme et de coût. Cependant, il est essentiel de trouver des matériaux appropriés, puis d'évaluer leurs performances en les simulant au niveau de le dispositif, offrant un moyen rapide et peu coûteux de vérifier les conceptions et les processus de l'appareil. En exploitant les techniques de simulation des premiers principes issues de la physique et de la chimie théoriques, le projet TyLDE vise à comprendre et rationaliser la corrélation entre topologie de bande et confinement quantique sur leurs applications dans les domaines du photovoltaïque (PV, conversion directe de l'énergie entre la lumière et l'électricité) et thermoélectrique (TE, conversion directe d'énergie entre chaleur et électricité) afin de proposer de nouveaux matériaux intéressants qui seront ensuite transférés au niveau de la simulation de dispositifs. Notre objectif sera d'exploiter la topologie des bandes et la dimensionnalité du système afin de : 1) optimiser simultanément les conductivités électriques et thermiques des matériaux TE (conduisant à une augmentation de leurs performances bien supérieures à celles connues à ce jour) ; 2) concevoir la taille des fonctions d'onde des excitons ainsi que leurs dispersions dans les systèmes PV, en stimulant la photogénération d'excitons des porteurs et en optimisant leur diffusion. Le succès de ce projet constituera une avancée significative dans l'optimisation des propriétés des matériaux pour une nouvelle génération d'appareils à faible consommation d'énergie et à récupération d'énergie.