Soutenance de thèse de Dylan Habans

Contribution à la conception de panneaux photovoltaïques tout-polymère et à l’amélioration de leur durabilité thermomécanique

Dylan Habans a effectué sa thèse sous la direction de Jean-Luc Bouvard et de Noëlle Billon. Il soutient sa thèse de doctorat en spécialité doctorale “Mécanique Numérique et Matériaux” le 17 juin 2024 devant le jury suivant :

– Mme Carole NADOT-MARTIN ENSMA Poitiers Rapporteure
– M. Cyrille SOLLOGOUB ENSAM Paris Rapporteur
– M. François TOURNILHAC ESPCI Paris Examinateur
– M. Renaud RINALDI INSA Lyon Examinateur
– M. Jean-Luc BOUVARD Mines Paris – PSL Examinateur
– Mme Noëlle BILLON Mines Paris – PSL
– M. Jean-Baptiste CHARPENTIER CEA Grenoble

Résumé :

La production d’électricité par les énergies renouvelables devient cruciale à la décarbonation de la société. Dans ce contexte, l’électricité produite par le solaire photovoltaïque connaît une croissance exponentielle. Certaines pistes de développement du solaire photovoltaïque envisage l’adaptabilité des modules à tous types de supports, avec notamment des restrictions de charge ou de forme qui nécessitent de s’écarter de la nomenclature standard développée depuis 70~ans. Le travail effectué a pour but de concevoir des modules photovoltaïques légers et flexibles dont la structure est uniquement composée de matériaux polymères.

Pour cela, trois axes sont développés. Premièrement, le comportement thermomécanique macroscopique de polymères thermoplastiques est mesuré. Les dépendances du comportement au temps, à la température et à l’histoire thermique des matériaux sont analysées dans les gammes de température rencontrées dans l’industrie photovoltaïque. Ensuite, plusieurs modèles simplifiés sont construits en utilisant la méthode des éléments finis. Les calculs permettent d’analyser les effets de structure et d’orienter la conception du module vers une réduction des contraintes thermomécaniques au cours du procédé et du vieillissement en cyclage thermique. Une méthode de validation des lois de comportement est proposée. Enfin, des prototypes de module sont réalisés, vieillis et caractérisés. Les principales dégradations des modules tout-polymère sont identifiées et étudiées, notamment par le biais d’un modèle analytique.

Mots-clés : Modules photovoltaïques, Polymères thermoplastiques, Conception matériaux, Analyse par éléments finis, Comportement thermomécanique, Viscoélasticité