Couches minces nano-composites déposées par plasma pour les récepteurs des centrales solaires thermodynamiques

Plasma deposited nanocomposites thin films for CSP receivers

• Auteur / Autrice : Aïssatou Diop
• Direction : Laurent Thomas, Eric Tomasella, Audrey Soum-Glaude
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences de l'ingénieur
• Date : Soutenance le 20/07/2023
• Etablissement(s) : Perpignan
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Énergie environnement (Perpignan ; 1999-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire Procédés, matériaux et énergie solaire (Perpignan) - Procédés, Matériaux et Energie Solaire
• Jury : Président / Présidente : Françoise Massines
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Patrice Raynaud, Antoine Goullet
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Mohammed Belmahi, Stéphanie Roualdes

Mots clés

Mots clés contrôlés

Capteurs solaires

Matériaux hybrides

Couches minces

Mots clés libres

Plasma

Couches minces

Nanocomposites

Csp

Plasma

Thin films

Nanocomposites

Csp

Résumé

Le principe de fonctionnement d'une centrale thermodynamique consiste à utiliser un ensemble de miroirs pour concentrer une bonne partie du rayonnement solaire vers un récepteur qui transmettra la chaleur reçue à un fluide afin de produire de la vapeur. Cette vapeur va à son tour permettre de produire de l'électricité. Certains récepteurs sont recouverts de revêtements dits spectralement sélectifs c'est-à-dire qui permettent de maximiser le rayonnement absorbé en minimisant la réflectivité dans le domaine du visible et de limiter les pertes thermiques en maximisant cette réflectivité dans l'IR. Les travaux de cette thèse visent à élaborer des matériaux sélectifs qui correspondent à des empilements de couches minces composés d'une part de l'association d'un métal et d'une céramique (SiC:H) et d'autre part oxynitrure de tantale (TaON) sous forme de nano-composites déposés sur substrat métallique par PVD réactive assistée ou non par excitation microonde. L'étude et le développement du procédé de dépôt, l'élaboration et la caractérisation des nanocomposites constituent les étapes clés de cette thèse.

The principle of operation of a thermodynamic plant consists in using a set of mirrors to concentrate a good part of the solar radiation towards a receiver which will transmit the heat received to a fluid in order to produce vapor. This steam will in turn be used to generate electricity. Some receivers are covered with so-called spectrally selective coatings, that is to say, which maximize the radiation absorbed by minimizing reflectivity in the visible range and limit heat loss by maximizing this reflectivity in the IR. The work of this thesis aims to develop selective materials which correspond to stacks of thin layers composed on the one hand of the association of a metal and a ceramic (SiC: H) and on the other hand tantalum oxynitride. (TaON) in the form of nano-composites deposited on a metal substrate by reactive PVD assisted or not by microwave excitation. The study and the development of the deposition process, the elaboration and the characterization of nanocomposites constitute the key stages of this thesis.