Matériaux polymères/silicium hybrides pour des applications thermoélectriques

Abstract

De nos jours, l’Homme cherche principalement à gérer les énergies et leurs utilisations dans une perspective de développement durable. Parmi les différentes énergies renouvelables, la thermoélectricité semble être une solution de choix pour la conversion de la chaleur en électricité, améliorant ainsi les rendements thermiques. Les matériaux thermoélectriques pour les applications à température ambiante sont dominés par les matériaux à base de tellurure de bismuth (Bi2Te3) qui offrent la meilleure efficacité. Cependant, leur coût et leur toxicité empêchent leur développement à grande échelle. Ces dernières années, bien que possédant des caractéristiques thermoélectriques plus faibles que Bi2Te3, les matériaux polymères ont été envisagés comme une alternative prometteuse. L'objectif de cette thèse était donc de développer des matériaux polymères et hybrides (i.e. en combinaison avec des inorganiques) thermoélectriques performants dans le but de réaliser un générateur thermoélectrique efficace. Nous avons choisi d'étudier le PEDOT, le P3HT et le PCDTBT comme polymères, et le Silicium comme matériau inorganique. Plusieurs voies d'optimisation ont ainsi été explorées, soit en ajustant le niveau de dopage, soit en adaptant la surface des matériaux inorganiques et les interfaces. Des générateurs thermoélectriques hybrides (GTEs) ont été développés pour des applications proches de la température ambiante. Le couplage entre un matériau polymère et le silicium a notamment permis d’obtenir une amélioration significative des performances et d’atteindre une valeur record par rapport à l'état de l'art du domaine.