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Science et ingénierie des matériaux et des procédés

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Procédés électromagnétiques

Trois procédés sont principalement développés dans le groupe EPM:

Elaboration du silicium photovoltaïque

L'élaboration du matériau silicium de qualité photovoltaïque est un point fort du laboratoire, tant vis-à-vis de l'extérieur (une très forte demande industrielle pour le procédé de purification place le laboratoire sur l'avant de la scène européenne) que du point de vue interne: il s'agit en effet d'une application structurant les recherches en solidification, plasma thermique et procédés électromagnétiques.
Le laboratoire est partenaire de l'Institut de l'Energie Solaire à Chambéry (associé au pole de compétitivité national TEnneRDIS bien présent à Grenoble), avec le CEAG et les collectivités locales. Le potentiel de recherche de EPM dans le domaine des procédés (procédés électromagnétiques et/ou plasma) complète la recherche en solidification pour constituer une équipe performante sur les matériaux photovoltaïques.
Les applications à court terme sont relatives aux projets de purification et de cristallisation sur lesquels nous travaillons déjà (Photosil avec PEM, Reducop avec Photowatt). A plus long terme EPM est capable d'innover dans d'autres secteurs comme les contrôles de ségrégation, la coulée continue de lingots ou même de rubans, voire des procédés de dépôt massif par plasma.
Le contexte général est la pénurie de Si suffisamment pur, ce qui oblige les industriels à solidifier du Si impur qui dégrade les propriétés photovoltaïques. Nous étudions les phénomènes physico-chimiques qui permettraient d'obtenir des propriétés équivalentes avec du matériau moins pur (contrôle de la structure cristalline, contrôle de la ségrégation) ainsi que de nouvelles méthodes permettant d'utiliser moins de Si de base (solidification directe sous forme de ruban mince).

Procédés plasma thermique

Ce champ d'activité, en plus du procédé de purification du Silicium, recouvre actuellement des études sur les plasmas micro-ondes et sur les arcs de disjoncteur. Fortement fédératrices, puisqu'elles permettent de collaborer avec le LEG à Grenoble, l'Université de Montreal, le CPAT à Toulouse et le LSG2M à Nancy, ces études sont pour le moment exploratoires et financées par les sociétés Air Liquide et Schneider Electric.
La modélisation des procédés plasma fait apparaître quelques points durs qu'on retrouve dans tous les cas, et aussi dans le problème des arcs de disjoncteur. En particulier, l'évaluation du transfert de chaleur radiatif au sein du plasma et vers l'extérieur, le problème du couplage entre des formulations électromagnétiques performantes et la thermohydraulique, et la cinétique chimique dans les plasmas thermiques.

Procédés inductifs

Cette action vise à développer de nouveaux procédés inductifs tels que les dispositifs de brassage électromagnétique de liquide ou de particules métallique, les procédés d'enduction de fils (SNECMA) ou de toles (SIEMENS-CLECIM). Le développement des ces procédés, notamment le creuset froid, nécessitent aussi leur optimisation (action en perspective avec SNECMA, CELES et FSP-One).

mise à jour le 19 septembre 2014

Univ. Grenoble Alpes