Recherche Systèmes électroniques et énergies Projet UPTEG

Explorer de nouvelles idées pour convertir la chaleur en énergie électrique.

Chercheur avec un microscope
Contexte

Un processus complexe

A l’heure où l’usage des objets connectés, des smartphones sont devenus quasi-permanents pour des besoins toujours plus exigeants en termes d’énergie, la question se pose de l’alimentation de tous ces systèmes électroniques. La récupération d’énergie consiste à tirer profit de sources présentes dans l’environnement pour les convertir en électricité afin, d’alimenter ou d’augmenter l’autonomie de ces systèmes. Parmi les technologies disponibles, la thermoélectricité utilise la capacité de certains matériaux à convertir une partie du flux de chaleur qui les traverse en électricité. Malheureusement, ce procédé reste marginal en particulier à cause de sa faible efficacité, de la rareté, du coût et de la toxicité des matériaux utilisés.

Notre objectif

Le projet UPTEG pour « Unconventional Principles of Thermoelectric Generation » a pour but de tester deux concepts radicalement différents de convertisseurs thermoélectriques compatibles avec les technologies de la micro-électronique silicium. Premièrement, l’ingénierie de phonons, consiste à structurer à l’échelle nanométrique le matériau (illustration) pour moduler sans conductivité thermique de façon à lui conférer artificiellement des propriétés thermoélectriques. La seconde approche, dite micro-thermoïnique, consiste à fonctionnaliser des électrodes à faible travail d’extraction séparées par un vide de taille micrométrique. Ce projet a permis le développement de nombreux procédés de fabrication de membranes en silicium pour des applications en thermoélectricité avec une conductivité thermique réduite dix fois par rapport au matériau massif. Des convertisseurs capables de générer jusqu’à 2 mW/cm² pour une différence de température de 40°C ont été prototypés.

Le projet UPTEG a été soutenu par le Conseil Européen de la Recherche (ERC) sous la forme d’une Starting Grant attribuée à Jean-François Robillard. D’une durée de 5 ans pour un budget de 1.5 millions d’euros, ce type de projet permet à un jeune chercheur de développer son équipe, des idées ambitieuses avec un fort potentiel mais aussi une part de risques ! En 2019, le projet Européen UPTEG s’est achevé. Il aura mobilisé les efforts conjoints de JUNIA ISEN et de l’Institut d’Electronique, Microélectronique et de Nanotechnologies. Le projet a utilisé les plateformes technologiques de l’institut pour réaliser des prototypes en salle blanche et les caractériser.

En quelques chiffres

9 personnes

impliquées dans le projet

6 thèses

de doctorat

3 post-doctorats
12 publications
22 conférences

internationales

1 brevet
Partenaire
Laboratoire de rattachement
L'équipe Le responsable du projet
Enseignant-Chercheur, PhD Jean-François Robillard [email protected]

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