Bourse de doctorat en chimie pour la conversion de l’énergie solaire – Nancy , France

Laboratoire :  [ L2CM-UMR7053 ] (Université de Lorraine)
Directeur de thèse (Université de Lorraine, France, L2CM) :  Dr Philippe C. GROS
Directeur de thèse (Université de Ferra, Italie) :  Pr Stefano Caramori
Bourse de thèse : Contrat doctoral français financé par LorraineUniversité excellence (LUE)

Cellules solaires de nouvelle génération à base de métaux abondants sur Terre

Mots clés : Cellules solaires, Ligands, Complexes photoactifs, Spectroscopie, Simulations quantiques

L’objectif du projet est le développement d’abondants complexes métalliques sensibles à la lumière et leur utilisation dans les DSSC (Dye-sensitized Solar Cells). Plusieurs complexes de métaux nobles (Ru, Ir, Pt) ont longtemps été considérés comme des composés de plomb en raison de leurs propriétés photophysiques et géométriques idéales avec des valeurs d’efficacité de conversion de puissance (PCE) comprises entre 9 et 11 %. Malgré ces propriétés photophysiques idéales, le ruthénium est un métal rare, toxique et coûteux et limite le développement industriel réel des cellules. En conséquence, l’objectif principal de notre projet est le remplacement de ces métaux coûteux par des métaux bon marché et sans danger pour l’environnement, dans le but de développer des dispositifs efficaces à faible coût et des processus industriels préservant les ressources.

Le L2CM a récemment contribué à ce domaine en étudiant différentes approches pour ajuster les propriétés électroniques de complexes organoferreux abondants (ANR PhotIron). En combinant synthèse chimique et simulations quantiques, les paramètres influençant la durée de vie à l’état excité des colorants organoferreux et leur comportement interfacial après chimisorption sur semi-conducteur ont été mis en évidence. [1,2] Le L2CM et l’Université de Ferrare en Italie (S. Caramori) sont actuellement leaders dans le domaine des cellules DSSC sensibilisées au fer avec une efficacité record de 2% obtenue très récemment. [3,4]

Malgré ces résultats prometteurs, l’efficacité des DSSC sensibilisés au Fe reste encore à améliorer. À cet égard, les calculs TD-DFT interfaciaux colorant-TiO2 ont déjà mis en lumière les raisons de ces performances limitées. Les efforts de synthèse actuels visent donc à surmonter ces aspects spécifiques dans le but de faire des complexes organoferreux une véritable alternative à leurs homologues du ruthénium.

Les références :

1. Pastore, M. ; Duchanois, T. ; Liu, L. ; Monari, A. ; Assfeld, X. ; Haacke, S. et Gros, P. C. Phys. Chimique. Chimique. Phys. 2016 , 18, 28069-28081 (10.1039/C6CP05535D)
2. Reddy Marri, A. ; Marchini, E. ; Diez Cabanes, V. ; Argazzi, R. ; Pastore, M. ; Caramori, S. ; Gros, PC  J. Mater. Chimique. A ,  2021 , 9, 3540-3554. (10.1039/D0TA10841C).
3. Reddy Marri, A. ; Marchini, E. ; Diez Cabanes, V. ; Argazzi, R. ; Pastore, M. ; Caramori, S. ; Gros, PC  Chem. Sci. ,  2023 ,  14 , 4288 – 4301 (10.1039/D2SC05971A).
4. Pastore, M. ; Caramori, S. ; Gros, PC  Acc. Chimique. Rés. 2024  (10.1021/acs.accounts.3c00613)

Profil:

Le candidat doit avoir une excellente expérience en  synthèse organique/organométallique  et en techniques de caractérisation associées (par exemple UV-Vis, fluorescence). Une expérience dans un environnement international ainsi qu’un bon niveau d’anglais seront appréciés . Le candidat doit être ouvert d’esprit et disposé à travailler dans un environnement multidisciplinaire et international.

Pour postuler, merci d’envoyer par email à  philippe.gros@univ-lorraine.fr  :

1. Un Curriculum Vitae détaillé
2. Une copie de votre master avec le détail des notes
3. Une lettre de motivation
4. Une lettre de recommandation du directeur de recherche du Master

Date limite de candidature :  [1er mai 2024]

Heure de début : 1er octobre 2024