Générateurs thermoélectriques imprimés sur substrats souples à base de matériaux hybrides pour des applications autour de la température ambiante

Discipline

Electronique, microelectronique, optique et lasers, optoelectronique microondes robotique

Classification

Sciences de l'ingénieur

Mots-clés libres

Électronique imprimée, Thermoélectricité, Capteurs thermiques, Semi-conducteurs organiques et hybrides, Simulations, Conception de dispositifs, Impression jet d’encre

Mots-clés

Générateurs thermoélectriques,

Chaleur -- Récupération,

Capteurs (technologie),

Semiconducteurs organiques,

Informatique omniprésente - Alimentation en énergie

Les dispositifs thermoélectriques, légers et flexibles, peuvent être particulièrement intéressants aujourd’hui dans le contexte de l’émergence de l’informatique ubiquitaire, ainsi que de la crise environnementale liée à la consommation d’énergie électrique. Cependant, beaucoup de problèmes doivent encore être résolus pour rendre les dispositifs de récupération de chaleur commercialement viables. Dans cette thèse nous avons élaboré une méthode de conception et de fabrication par impression jet d’encre de générateurs flexibles à base de semi-conducteurs organiques et hybrides. En premier lieu, les travaux ont été consacrés au développement de matériaux thermoélectriques efficaces, stables et synthétisés par voie liquide. Les stratégies d’optimisation employées reposent sur la modulation de la concentration de porteurs de charge et le contrôle de la morphologie microscopique du matériau. En second lieu, nous avons effectué un travail de conception et de modélisation de dispositifs thermoélectriques ainsi que de leurs paramètres géométriques en utilisant des outils numériques. La modélisation numérique a été réalisée par la méthode des éléments finis 3D et par couplage d’effets physiques multidimensionnels. L’aboutissement de notre projet a été la formulation des matériaux en encres pour la fabrication de générateurs thermoélectriques par la technique de dépôt par impression jet d’encre. Différentes structures et architectures ont été expérimentalement caractérisées et systématiquement comparées aux évaluations numériques. Ainsi, nous présentons une approche intégrale de conception et de fabrication de dispositifs thermoélectriques opérant à des températures proches de l’ambiant.