Photorécepteurs photovoltaïques imprimables pour l’usine du futur et l’Internet des Objets : Vers la récupération d’énergie et les communications optiques sans fils

Discipline

Sciences et ingénierie pour l’information

Classification

Sciences de l'ingénieur

Mots-clés libres

Internet des Objets (IoT), Photovoltaïques Organiques (OPVs), Transfert Simultané d’Information et d’Énergie par Onde Lumineuse (SLIPT), Communication par Lumière Visible (VLC)

Mots-clés

Cellules solaires organiques - Innovation,

Optoélectronique,

Transfert d'énergie,

Télécommunications optiques

La Communication par Lumière Visible (VLC) et les cellules Photovoltaïques Organiques (OPVs) offrent des solutions prometteuses face aux besoins croissants en énergie et en communication pour l’Internet des Objets (IoT). La VLC exploite le spectre de la lumière visible pour une transmission de données sécurisée et efficace, tandis que les OPVs permettent la récupération d’énergie flexible, peu coûteuse et durable, particulièrement sous éclairage intérieur. Ensemble, ces technologies forment la base du Transfert Simultané d’Information et d’Énergie par Onde Lumineuse (SLIPT), permettant aux dispositifs de récupérer de l’énergie et de communiquer via la lumière. Cependant, l’intégration des OPVs dans les systèmes SLIPT présente des défis, tels que la gestion des compromis entre la récupération d’énergie et la communication, l’analyse des comportements non linéaires, et l’optimisation des performances dans des conditions réelles en intérieur. Cette thèse explore ces défis en étudiant les performances des OPVs dans des systèmes SLIPT. Les caractérisations statiques et dynamiques ont démontré leur efficacité dans la récupération d’énergie et la communication, même sous faible éclairage et dans des configurations courbées. Des études systématiques ont analysé l'impact des niveaux d’éclairement, de la courbure des dispositifs, et des circuits de réception sur les performances des OPVs, montrant leur robustesse et leur adaptabilité. Des simulations avancées, validées expérimentalement, ont permis de mieux comprendre le comportement des OPVs dans des scénarios intérieurs complexes, incluant la mobilité et les conditions de lumière diffuse. Un banc expérimental a été développé pour analyser les compromis dans les systèmes SLIPT, en comparant un circuit actif offrant des performances prévisibles mais nécessitant une alimentation externe, et une alternative passive plus économe en énergie mais moins prévisible. En combinant des approches expérimentales et de simulation, ce travail approfondit la compréhension des systèmes SLIPT basés sur les OPVs et traite des lacunes majeures dans ce domaine. Il établit une base solide pour l’intégration des OPVs dans des réseaux IoT autonomes, ouvrant la voie à des technologies durables, autoalimentées et efficaces, adaptées aux besoins modernes de l’IoT.