Interview croisé avec David Muñoz-Rojas du LMGP et Delfina Muñoz de l’INES

Thématique : Production d’énergies – Solaire

Parution :27/06/2022

Ils nous expliquent la genèse de leur équipe commune, de la méthode SALD qu’ils développent et des cellules Tandem. Mais aussi les bénéfices qu’apporte Energies du Futur dans leurs laboratoires.

Carnot Energies du Futur : Pouvez-vous vous présenter et nous expliquer votre parcours ?

David Muñoz-Rojas - LMGP
Directeur CNRS au laboratoire depuis novembre 2013, j’anime une équipe au laboratoire et travaille sur l’énergie mais aussi pour d’autres applications en particulier pour le développement technique de dépôt de couches minces appelé « Spacial Atomic Layer Deposition » SALD qui est assez nouvelle et originale au laboratoire. Au LMPG nous fabriquons des matériaux par des voies chimiques avec des méthodes industrialisables et à bas coût. Nous nous focalisons beaucoup sur le développement des approches et procédés synthétiques pour fabriquer nos matériaux et améliorer leurs propriétés se transposant en application. Par exemple nous étudions et développons des matériaux transparents et conducteurs innovants pour différentes applications tels que la photovoltaïque ou les films chauffants transparents, entre autres. Côté réalisation et évaluation de dispositifs c’est surtout avec des partenaires spécialisés avec qui nous travaillons.

Delfina Muñoz - CEA / INES
Je suis au CEA depuis 2008. D’abord en post-doc et ensuite en CDI. J’ai un parcours ingénieure photovoltaïque, j’ai fait ma thèse dans les photovoltaïques à Barcelone. J’ai évolué depuis ma thèse concernant le développement des cellules photovoltaïques sur les matériaux, la nouvelle génération de cellules cristallines. Je suis toujours entre la cellule et le module, en recherche, pour comprendre les impacts des matériaux que nous faisons côté cellules à l’échelle de la performance finale en conditions réelles. Mon poste est transverse et je m’occupe des projets stratégiques qui ont du sens mais qui ne sont pas forcément visibles parfois, mais avec un fort potentiel notamment les projets institutionnels (ex : collaborations entre partenaires, network niveau européen avec plusieurs partenaires). Je m’occupe également des projets sur les thématiques d’avenir comme la thématique Tandem dont on travaille avec David.

Carnot Energies du Futur: Pouvez-vous nous expliquer l'objectif de votre équipe commune ?

Delfina Muñoz - CEA / INES
Je travaille avec le LMGP depuis 2010, avant que David arrive au labo. La première démarche (qui n’était pas dans le cadre d’une thèse à l’époque) a été de venir rencontrer les experts LMPG suite à un besoin spécifique d’équipement avec des résultats différents à l’INES et d’échanger sur cette problématique. Il y a eu deux volets : Le premier ils peuvent nous épauler à travers leur expertise et les outils de caractérisation qu’ils peuvent mettre en place pour que nous puissions comprendre et améliorer nos cellules nos cellules photovoltaïques. Le second : travailler sur des sujets en amont, des matériaux ou procédés innovants en termes de coût, de performance, de stabilité... Suite à cette première démarche, les interactions entre les deux laboratoires ont débuté.
A l’arrivée de David nous avons commencé à répondre à des projets communs et établir des lignes de travail communes soit pour les nouveaux matériaux soit pour la compréhension des rôles des matériaux. De là est né la collaboration pour les jurys de thèses, l’encadrement de différents thésards…

Carnot Energies du Futur : Comment ce projet contribue t'il aux missions du Carnot Energies du Futur ?

David Muñoz-Rojas - LMGP
Nous avons bénéficié de plusieurs financements Carnot qui nous ont permis de débuter l'activité sur la technique SALD. Cette méthode est une variation récente de la technique ALD (Atomic Layer Déposition), qui est très lente et qui souvent se pratique sous vide, ce qui rend l’ALD peu attractive pour des applications ou le coût doit se minimiser, comme c’est le cas des énergies renouvelables. Par contre, la SALD est jusqu’à 100 fois plus rapide et même en se réalisant sous pression atmosphérique. La première application de la SALD que j’ai développée quand j’étais postdoc à l’université de Cambridge était la photovoltaïque de nouvelle génération, qui nécessite des très bas coûts. Quand je suis arrivé au laboratoire j’avais un financement Européen pour monter une manipe SALD et démarrer l’activité, et le soutien du Carnot a permis de progresser beaucoup plus rapidement.

Delfina Muñoz - CEA / INES
Nous suivons les niveaux de TRL. Nous avons besoin des Carnot car nous avons les idées initiales que nous portons ensuite avec plus de crédibilité et pouvons les défendre au niveau français et européen. Nous avons donc besoin des financements Carnot pour aller chercher les sujets plus en amont.

Carnot Energies du Futur : Comment vous vous situez à l’international ?

David Muñoz-Rojas - LMGP
Du côté spécifique de la technique que nous développons les Pays-Bas sont assez actifs dans l’application de la SALD à la photovoltaïque et autres dispositifs liés à l’énergie. En total, une vingtaine de laboratoires développent la technique SALD et il y quelques spin-off et équipementiers d’ALD qui proposent déjà des manipes SALD commerciales.

Delfina Muñoz - CEA / INES
Beaucoup de choses se passent dans le Sud-Est asiatique côté photovoltaïque car tout un savoir-faire européen a été transféré en production de masse en Chine jusqu’en 2010, à la fois pour du positif et du négatif. Pour le côté positif car cela a fait baisser le coût et amélioré la productivité et le côté négatif : nous avons perdu un peu de l’industrie européenne. Mais aujourd’hui cela est en train d’être délocalisé à deux niveaux. Le premier : le niveau de production, avec des industriels qui tentent d’intégrer les nouvelles usines européennes avec des démarches différentes de celles de l'Asie comme l’éco-conception, l’empreinte carbone, etc. Le deuxième : une transformation vers une industrie plus propre démarre aussi par des équipementiers européens et le développement de toute la chaîne de la valeur dans le photovoltaïque. Aujourd’hui il y a plusieurs acteurs du PV à l’échelle européenne positionnés sur différentes technologies de cellule PV. Le CEA est un des plus pointus nettement sur les cellules à haut rendement et la technologie à hétérojonction.

Carnot Energies du Futur : Pouvez-vous nous expliquer d'où vous êtes partis où vous en êtes aujourd'hui et quels sont vos souhaits pour l’avenir proche en ce qui concerne la recherche sur les cellules tandem par exemple ?

Delfina Muñoz - CEA / INES
Aujourd'hui la recherche dans les photovoltaïques est articulée autour de deux grands axes. Le premier sur l’éco-conception et le deuxième l'amélioration des performances par le biais, notamment, de la cellule pérovskite, soit isolée, soit en tandem. Nous travaillons avec David sur ces deux axes qui s’articulent autour de l’éco-conception. Le premier volet consiste à la réduction des matériaux critiques et la recyclabilité des matériaux. Le second consiste à développer la nouvelle génération de cellules photovoltaïques en essayant déjà de partir sur une démarche d’éco-conception même si cela n’est pas toujours possible. Pour les cellules tandem, nous essayons de trouver les matériaux qui peuvent s’intégrer à une cellule silicium intelligente c’est-à-dire en utilisant le moins de couches possibles et vérifiant la compatibilité avec la pérovskite. Nous regardons quels sont les matériaux qui peuvent être produits avec la technique SALD qui sont compatibles avec les dépôts de la pérovskite et s’ils sont stables dans une structure la plus simple possible car l’industriel souhaite aujourd’hui la cellule tandem en trois étapes.

David Muñoz-Rojas - LMGP
De mon côté j’explore la possibilité de créer un spin-off pour exploiter notre savoir-faire et accroître notre capacité de production. Cela nous offrirait également l'opportunité de nouer des partenariats avec des acteurs qui travailleraient étroitement avec nous et de répondre à des projets plus ambitieux. Ce serait très intéressant pour nous.

Site web du Laboratoire des Matériaux et du Génie Physique (LMGP)

Site web de l'Institut National de l'Energie Solaire (INES)

Retour à la liste