janvier 2023 – décembre 2026

Projet PEPR-H2

Développement de cellules photo-électro-chimiques III-V/Si efficaces et peu couteuses.

Contexte

Le projet NAUTILUS se propose de développer une technologie de cellule photoélectrochimique (PEC) combinant le faible coût et la maturité technologique du Si et les hauts rendements pouvant être atteints avec les semi-conducteurs III-V, pour des applications pratiques de production d’hydrogène solaire. Ainsi, l’objectif général du projet, porté par un consortium français, est de faire la démonstration d’une cellule PEC robuste (longue durée de vie), autonome (fonctionnant sans tension appliquée), à haut rendement (STH > 10%), en se basant sur des couches minces III-V à gap direct déposées sur un substrat silicium.

Objectifs

Le projet NAUTILUS vise à atteindre trois objectifs principaux :

  • Le développement de nouveaux assemblages/empilements de matériaux pour les photoélectrodes III-V sur silicium permettant une meilleure protection des électrodes et des propriétés catalytiques supérieures à l’état de l’art
  • La clarification des processus électrochimiques et catalytiques impliqués dans les photoélectrodes III-V sur silicium revêtues de couches d’oxydes protectrices
  • La démonstration de faisabilité d’une cellule PEC à deux photoélectrodes, composées d’un empilement co-catalyseur/couche de protection/empilement III-V/Si, présentant un rendement STH supérieur à 10%, et une durée de vie extrapolée supérieure à 1 000 heures.

Production scientifique

6 documents

Articles dans une revue2 document

  • Mekan Piriyev, Gabriel Loget, Yoan Léger, Vi Hanh Le, Lipin Chen, et al.. Photoelectrode/Electrolyte interfacial band lineup engineering with alloyed III-V thin films grown on Si substrate.. Journal of Materials Chemistry C, 2024, 12 (3), pp.1091-1097. ⟨10.1039/d3tc02556j⟩. ⟨hal-04383334⟩
  • Mekan Piriyev, Gabriel Loget, Yoan Léger, Lipin Chen, Antoine Létoublon, et al.. Dual bandgap operation of a GaAs/Si photoelectrode. Solar Energy Materials and Solar Cells, 2023, 251, pp.112138. ⟨10.1016/j.solmat.2022.112138⟩. ⟨hal-03966710⟩

Communications dans un congrès1 document

  • Maud Jullien, Tony Rohel, Nicolas Chevalier, Anthony Rambaud, Rozenn Gautheron-Bernard, et al.. EQUIPEX NANOFUTUR : IMPLANTATION D'UN CLUSTER DE CROISSANCE POUR LES MATÉRIAUX ET COMPOSANTS III-V EPITAXIES A L'INSTITUT FOTON. MATEPI 2023, Jul 2023, Paris, France. ⟨hal-04225150⟩

Poster de conférence3 document

  • Hanh Le Vi, Mekan Piriyev, Gabriel Loget, Bruno Fabre, Tony Rohel, et al.. Performance of epitaxial GaAs/Si vs GaAs photocathodes for solar hydrogen production.. 74th Annual Meeting of the International Society of Electrochemistry, Sep 2023, Lyon, France. 2023. ⟨hal-04224954⟩
  • Hanh Le Vi, Mekan Piriyev, Gabriel Loget, Bruno Fabre, Tony Rohel, et al.. High stability of a MBE grown GaAs/Si photocathode for solar H2 production.. 21st EuroMBE Workshop, Apr 2023, Madrid, Spain. 2023. ⟨hal-04225008⟩
  • Mekan Piriyev, Lipin Chen, Hanh Le Vi, Gabriel Loget, Sylvain Tricot, et al.. Using in-plane built-in electric fields and electrical shunts of antiphase boundaries for III-V/Si solar harvesting devices. 21st EuroMBE Workshop, Apr 2023, Madrid, Spain. 2023. ⟨hal-04225037⟩

Documents récupérés de l'archive ouverte HAL logo

Partenaires

Foton-OHM – C2N – ISCR – IEM – CINAM

Coordinateur

Charles Cornet (Foton-OHM)

Financement

ANR (1420 k€)

Voir en ligne

NAUTILUS: Cellules photo-électrochimiques performantes avec couches minces III-V sur silicium pour la production d’hydrogène
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