Stage M2/Ingénieur (H/F) : Modélisation en bilan détaillé d’un système hybride PEC/PV pour la p[...]

CNRS; Font-Romeu-Odeillo-Via; Sur place; EUR 40 000 - 60 000; Temps partiel

Résumé du poste

Un laboratoire de recherche est à la recherche d'un stagiaire M2/Ingénieur pour modéliser un système hybride PEC/PV pour la production de carburants solaires. Le stage, d'une durée de 6 mois, offre une immersion dans une recherche de pointe à Font-Romeu. Le candidat idéal aura une formation en thermodynamique ou physique, de bonnes compétences en modélisation, ainsi qu'un intérêt pour le développement de technologies solaires innovantes. La maîtrise du français et de l'anglais est requise.

Qualifications

• Formation solide en physique, énergétique ou thermodynamique.
• Intérêt pour les énergies renouvelables et la conversion photovoltaïque.
• Bonnes aptitudes en codage numérique (Matlab/Python).

Responsabilités

• Développer un modèle physique basé sur le bilan détaillé.
• Intégrer les pertes réelles pour estimer les rendements.
• Analyser la sensibilité pour maximiser l’efficacité globale.

Connaissances

Physique

Énergétique

Modélisation

Codage numérique (Matlab/Python)

Formation

Master 2 en thermodynamique ou physique statistique

Description du poste

Stage M2/Ingénieur (H/F) : Modélisation en bilan détaillé d’un système hybride PEC/PV pour la production de carburants solaires

Cette offre est disponible dans les langues suivantes :

Date Limite Candidature : samedi 3 janvier 2026 23:59:00 heure de Paris

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Informations générales

Intitulé de l'offre : Stage M2/Ingénieur (H/F) : Modélisation en bilan détaillé d’un système hybride PEC/PV pour la production de carburants solaires

Référence : UPR8521-ALEVOS-006

Lieu de travail : FONT ROMEU ODEILLO VIA

Pays : France

Date de publication : samedi 13 décembre 2025

Type de contrat : Convention de stage

Durée du contrat : 6 mois

Date d'embauche prévue : 2 février 2026

Quotité de travail : Complet

Niveau de diplôme préparé : BAC+5

BAP : C - Sciences de l'Ingénieur et instrumentation scientifique

Description du poste

La production d’hydrogène et de carburants solaires par voie photo‑électrochimique (Photo‑Electrochemical Cell, PEC) représente l’une des approches les plus prometteuses pour stocker l’énergie solaire sous forme de molécules chimiques propres et décarbonées. Ces dispositifs reposent sur des cellules photo‑électrochimiques capables, sous illumination solaire, de scinder l’eau en hydrogène et oxygène grâce à des réactions d’oxydation et de réduction se produisant sur une photo‑anode semi‑conductrice et une cathode métallique. Cette approche est connue sous le nom de « photosynthèse artificielle ». L’un des défis majeurs de cette technologie réside dans la valeur élevée de la différence de potentiel d’oxydoréduction de dissociation de l’eau (1,23 eV), qui limite le choix de matériaux photo‑actifs à large bande interdite, souvent peu efficaces dans l’absorption du spectre solaire. Pour contourner cette contrainte, une stratégie consiste à séparer spectralement (sur la même surface de captation) le flux solaire dont la partie UV‑Visible alimente une PEC et la partie infrarouge alimente une cellule photovoltaïque (PV) fournissant la surtension additionnelle nécessaire aux réactions photochimiques. Toutefois, cette solution élégante nécessite d’abord une compréhension fine des phénomènes physiques à l’œuvre dans chacun des sous‑systèmes (PEC et PV), puis dans un système hybride couplant les deux. Ces phénomènes sont le transfert de rayonnement, la photogénération de paires électron‑trou, leur migration par dérive‑diffusion‑réaction, leur transfert aux interfaces et, dans le cas de la PEC, leur participation aux réactions de photosynthèse artificielle. Objectifs du stage :

• Quel gain d’efficacité peut être attendu grâce à l’hybridation PEC/PV ?
• Quels couples de matériaux permettent d’atteindre les meilleures performances ?
• Comment les non‑idéalités réelles (recombinaisons, pertes résistives, échauffement) influencent‑elles les rendements atteignables ?

Dans le but de répondre à ces questions, le stage visera à développer un modèle physique basé sur le formalisme du bilan détaillé, qui est par ailleurs largement utilisé pour la modélisation des cellules photovoltaïques classiques. Ce formalisme permettra de calculer les performances maximales de conversion solaire en hydrogène, à partir d’un modèle d’échanges radiatifs et énergétiques intégrant un nombre restreint de paramètres physiques. Les principales étapes du travail seront :

1. Modélisation idéale:
   1. a. Apprendre en profondeur le concept de bilan détaillé appliqué aux cellules PV.
   2. b. Transposer cette méthode à une cellule photo‑électrochimique pour évaluer les performances maximales théoriques du système hybride.
2. Prise en compte des non‑idéalités: intégrer les pertes réelles (résistives, non‑radiatives, thermiques) afin d’estimer les rendements atteignables en conditions réalistes.
3. Analyse de sensibilité et optimisation: déterminer les paramètres critiques et les configurations les plus prometteuses pour maximiser l’efficacité globale du système hybride.

Description de l'employeur

Le stage se déroule au laboratoire PROMES‑CNRS à Odeillo (Font‑Romeu), dans les Pyrénées françaises, à haute altitude (1 600 m), combinant un cadre montagnard unique et une infrastructure de recherche solaire de classe mondiale. PROMES abrite l’une des plus grandes installations solaires au monde, comprenant un four solaire de 1 MW et un concentrateur solaire de 6 kW pour des expériences à l’échelle du laboratoire. Ce stage s’inscrit dans une collaboration étroite avec les partenaires académiques de l’Institut Pascal à Clermont‑Ferrand et du LAAS‑CNRS à Toulouse. Il impliquera des échanges scientifiques réguliers, des réunions de suivi et une participation active aux discussions inter‑laboratoires, offrant au stagiaire une immersion concrète dans un réseau de recherche collaboratif.

Descriptif du profil recherché

Étudiant·e de niveau Master 2 (thermodynamique, physique statistique) ou école d’ingénieur, disposant :

• d’une solide formation en physique, énergétique ou thermodynamique, avec goût pour la modélisation,
• d’un intérêt marqué pour les énergies renouvelables et la conversion photovoltaïque,
• de bonnes aptitudes en codage numérique (Matlab/Python).

Ce stage s’adresse à un·e candidat·e motivé·e par la recherche et souhaitant contribuer au développement de nouvelles technologies de conversion solaire à haut rendement, à l’interface entre photochimie, photonique et thermodynamique.

Langues

Français / Anglais