Deux exemples de modelisation numerique multi-echelle combinee avec des experiences avancees utilisant les rayons X : l'imagerie multi-echelle du transport reactif en milieu poreux et le courant induit par rayon X (XBIC)

Abstract

Dans ce travail, nous présentons deux exemples d'expériences basées sur le rayonnement synchrotron et comment, en combinant modélisation et simulations, lesrésultats obtenus peuvent être interprétés en tenant compte des applications visées. Nous rapportons une étude multimodale des propriétés électriques, chimiques etstructurelles d'une cellule solaire en couche mince en kestérite en combinant les techniques d'imagerie à résolution spatiale de courant induit par faisceau de rayons X(XBIC) et de fluorescence (XRF) pour l'évaluation d'un dispositif entièrement fonctionnel en géométrie de section transversale. Nous soutenons les données expérimentales avecla modélisation en volume fini du signal XBIC en résolvant l'équation de Poisson et les équations de continuité pour les électrons et les trous dans le domaine de calcul 2Dconstruit à partir des données XRF. Les données ont permis de corréler la composition chimique, les défauts aux interfaces et le dépôt inhomogène des couches avecl'efficacité locale de collecte des charges du dispositif. Nous présentons également une procédure d'imagerie et de modélisation multi-échelle pour le transport réactif dans lesmilieux poreux. Pour les problèmes que nous considérons, les réactions hétérogènes sont dominantes, ce qui signifie que la partie réactive de l'interface fluide/solide doit êtredécrite précisément à l'échelle locale. D'autre part, la distribution spatiale globale du solide doit également être caractérisée précisément car elle détermine la représentativitédes propriétés moyennes de transport. Dans ce travail, nous utilisons une grille cartésienne non uniforme résultant d'une double approche : d'abord, un grossissementde la grille visant à améliorer les aspects de calcul, et ensuite un raffinement local de la géométrie de l'interface visant à améliorer la précision des résultats. Dans l'approched'imagerie multi-échelle, nous utilisons à la fois des images à basse résolution (pertinentes à l'échelle globale) et à haute résolution (pertinentes à l'échelle locale) dansle processus d'affinement. Cela améliore la qualité des résultats pour les propriétés effectives. Pour les grands volumes, l'approche du grossissement de la grille est capablede réduire le temps du CPU de 35 à 50 % sans perdre la précision de la solution.