Description

Ce projet de thèse s’inscrit dans le contexte de la transition énergétique en France et en Tunisie, où la montée en puissance du photovoltaïque et des bâtiments durables se heurte à un verrou majeur : la surchauffe des modules PV et des parois, qui dégrade les performances, accélère le vieillissement et réduit la fiabilité. L’objectif est de développer des matériaux composites géo‑sourcés intégrant des matériaux à changement de phase (MCP/PCM), idéalement microencapsulés, afin d’améliorer la gestion thermique et, par conséquent, d’optimiser les performances et la durabilité des cellules solaires photovoltaïques (et des composants intégrés au bâti).
La thèse visera à (i) sélectionner et caractériser des géomatériaux locaux et durables (argiles, géopolymères, zéolithes, charges minérales) ainsi que des fractions biosourcées, (ii) traiter/purifier ces ressources et optimiser leurs formulations pour réduire impacts environnementaux et coûts, (iii) concevoir et synthétiser des composites intégrant des MCP (avec stratégies d’amélioration des transferts, par ex. additifs conducteurs) et (iv) évaluer leurs propriétés thermo‑physiques, mécaniques et hygriques (conductivité, capacité de stockage latent, stabilité cyclique, résistance en flexion, sensibilité à l’humidité, microstructure). Une démarche couplée expérimentation–modélisation sera déployée : simulations multi‑physiques (transferts de chaleur avec changement d’état) et validation expérimentale afin d’identifier les architectures et taux d’incorporation offrant le meilleur compromis performance thermique / masse / coût / durabilité. Une attention particulière sera portée à la quantification des gains sur la température de fonctionnement et l’impact attendu sur le rendement PV, ainsi qu’à l’empreinte environnementale selon des référentiels internationaux.
Le projet s’appuie sur une cotutelle structurée entre équipes françaises et tunisiennes, combinant compétences en matériaux, caractérisation et transferts thermiques, avec des retombées attendues pour des solutions adaptées aux climats tempérés et chauds, et un potentiel de transfert vers les filières du bâtiment et du solaire.

Compétences requises

Le/la doctorant(e) recherché(e) sera titulaire d’un Master 2 ou d’un diplôme d’ingénieur (ou équivalent) en science des matériaux, génie civil/matériaux, génie thermique/énergétique, physico‑chimie ou domaine proche. Il/elle devra présenter de solides bases en thermodynamique et transferts thermiques, ainsi qu’un intérêt marqué pour les matériaux durables et les applications énergie (bâtiment, photovoltaïque), notamment les composites géo‑/bio‑sourcés intégrant des matériaux à changement de phase (MCP/PCM). Une expérience en formulation et mise en forme de matériaux (préparation d’éprouvettes, cure/conditionnement, reproductibilité) et/ou en caractérisation (DSC/TGA, conductivité/diffusivité thermique, microstructure type XRD/FTIR/SEM, porosité, essais mécaniques, cyclage/vieillissement) est fortement appréciée. Le/la candidat(e) devra également maîtriser l’analyse et le traitement de données (rigueur, incertitudes, exploitation statistique) et, idéalement, disposer de compétences en modélisation/simulation thermique ou en programmation scientifique (Python/Matlab, COMSOL/ANSYS ou équivalent). Autonomie, sens de l’organisation, capacité à travailler en équipe et en contexte international (collaboration France–Tunisie), ainsi que de bonnes qualités de communication et de rédaction scientifique (français et anglais) sont attendues pour assurer la diffusion des résultats (articles, conférences) et la bonne conduite du projet.

Bibliographie

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Mots clés

Matériaux composites géo-sourcés, Matériaux à changement de phase (MCP), Gestion thermique, Cellules solaires photovoltaïques , Optimisation des performances, Stockage d’énergie thermique