Récupération d'énergie en couche mince par thermoélectricité

Résumé : La récupération d’énergie par effet thermoélectrique revient aujourd’hui sur le devant de la scène par nécessité de récupérer de l’énergie à la température ambiante pour alimenter de petits dispositifs de l’internet des objets. Les matériaux les plus utilisés sont aujourd’hui les dérivés de tellure de bismuth (Bi2Te3), possédant des facteurs de mérite ZT [1] les plus performants à l’heure actuelle (ZT ~ 1 à 300K). Les matériaux semi-conducteurs, les polymères et les oxydes présentent aujourd’hui une alternative justifiée à ces matériaux, au regard des possibilités de contrôle des conductivités électrique et thermique. Au laboratoire, plusieurs actions sont menées dans ce domaine, du matériau au dispositif. D’un point de vue matériau, des couches minces des oxydes d’intérêt SrTiO3-x et Ca3Co4O9-x, sont obtenues par la technique Pulsed Laser Deposition (PLD) avec un contrôle précis de la composition en oxygène (valeur de x) qui conditionne les propriétés physiques. L’objectif est de réaliser une jonction sur la base d’un couple de matériaux de type n et p aux propriétés thermoélectriques capables de former un élément de thermo-générateur. Pour la caractérisation des propriétés thermoélectriques, un dispositif de mesures simultanées de la conductivité électrique, de la conductivité thermique et du coefficient Seebeck de ces matériaux en couches minces – que nous appelons micro ZT-meter, a été développé au laboratoire. Avec ce dispositif, nous avons pu mettre en évidence : • l’influence du substrat sur le coefficient Seebeck de couches minces thermoélectriques ; en particulier d’une inversion de signe de ce coefficient en fonction du type de porteur majoritaire du substrat, • la réduction de la conductivité thermique apparente par la structuration de surface du silicium (par mesoporosification chimique – passant de 150 W/mK jusqu’à 5 W/mK [2] – et/ou nanostructuration laser [3]). Ces études ont montré des résultats significatifs permettant de conclure à un potentiel certain du silicium poreux pour des applications de récupération d’énergie par la chaleur. Enfin, la mise au point d’un procédé de fabrication de micro-éléments à base de ces matériaux est également à l’étude : il repose sur la combinaison des procédés de lithographie, de gravure et d’impression par jet d’encre. En outre, l’influence de paramètre-clés sur le design comme l’évaluation de la résistance de contact entre le matériau thermoélectrique et le contact métallique est également étudiée. Ces contacts, réalisés par pulvérisation magnétron ou par impression jet d’encre seront alors judicieusement choisis pour le dispositif final.
Type de document :
Poster
7ème colloque de l'UMI-LN2, Jul 2016, Estrimont, Canada
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https://hal-univ-orleans.archives-ouvertes.fr/hal-01346373
Contributeur : Arnaud Stolz <>
Soumis le : lundi 18 juillet 2016 - 18:15:35
Dernière modification le : lundi 30 avril 2018 - 10:50:02

Identifiants

  • HAL Id : hal-01346373, version 1

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Citation

Arnaud Stolz, Amer Melhem, Abderazek Talbi, Cyril Tchiffo-Tameko, Agnès Petit, et al.. Récupération d'énergie en couche mince par thermoélectricité. 7ème colloque de l'UMI-LN2, Jul 2016, Estrimont, Canada. 〈hal-01346373〉

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