Stage M2

Pour atteindre les objectifs fixés par le Pacte climat de Paris, il est indispensable de réduire drastiquement nos émissions de gaz à effet de serre. Dans cette transition, les énergies renouvelables constituent une brique essentielle pour limiter notre dépendance aux énergies fossiles. Cependant, l’énergie solaire photovoltaïque, pourtant l’une des solutions les plus prometteuses, présente un talon d’Achille majeur: la durée de vie limitée des panneaux et la complexité de leur fin de vie. En l’état actuel, le traitement et le recyclage des modules usagés pèsent lourdement sur leur bilan environnemental et compromettent en partie leur contribution à une économie réellement circulaire. Le recyclage des panneaux photovoltaïques est aujourd’hui un défi technologique et environnemental majeur. La grande majorité des procédés industriels repose sur le broyage massif des modules, suivi de séparations granulométriques et physico-chimiques. Or, cette approche conduit à une contamination croisée des fractions (verre, polymères, métaux, cellules), ce qui réduit fortement la valeur des matériaux récupérés. La séparation des différentes fractions est donc primordiale. Responsabilités Nous proposons d’explorer l’usage de vibrations ultrasonores ou de vibrations mécaniques haute fréquence pour provoquer la fragilisation sélective des interfaces polymères (EVA) et faciliter le décollement des couches. Cette proposition pourra s’appuyer sur les compétences développées au laboratoire ICA sur le dégivrage électromécanique résonant en aéronautique. Ces systèmes de protection givre basse consommation fracturent et délaminent la glace déposée sur les bords d’attaques ou les entrées d’air de réacteurs. Comme pour ces applications différents modes d’excitation (flexion, extension) seront étudiés ici afin d’analyser les approches les plus favorables à la séparation des couches. Les niveaux d’excitation pour le projet seront supérieurs et une étude spécifique sur les choix des actionneurs sera à réaliser. Les études seront donc pluridisciplinaires et mettent en jeu de la mécanique de la fracture, des vibrations, des actionneurs électromécaniques. Le futur stagiaire devra réaliser les tâches suivantes :
• Réaliser une étude bibliographique sur les panneaux photovoltaïques couches minces.
• Poursuivre la modélisation et la simulation numérique à éléments finis du suivi de fracture dans un assemblage de couches.
• Réaliser une campagne expérimentale de délamination sur des échantillons de taille réduite afin de valider les conditions.
• Préparer la mise à l’échelle des actionneurs piézoélectriques pour des PV de taille réelle. Qualifications Le ou la candidat(e) devra être inscrit(e) en Master 2 ou en dernière année d’école d’ingénieur, avec une spécialisation en mécanique, génie mécanique, physique appliquée ou mécatronique. Le stage s’adresse à un(e) étudiant(e) souhaitant approfondir ses compétences dans un contexte de recherche pluridisciplinaire, à l’interface entre la mécanique de la fracture, les vibrations et les actionneurs électromécaniques. Compétences attendues : ● Solides bases en mécanique des structures et mécanique de la rupture ; ● Connaissances en vibrations mécaniques et en modélisation numérique (type éléments finis, COMSOL, ANSYS, Abaqus…) ; ● Intérêt marqué pour les phénomènes physiques couplés et leur analyse expérimentale ; ● Aptitude à réaliser une recherche bibliographique et à analyser de manière critique les travaux existants ; ● Bonnes capacités de synthèse, rédaction scientifique et autonomie dans le travail de recherche. Une motivation pour la recherche scientifique et une volonté de continuer en thèse seront fortement appréciées. Contacts : CV et lettre de motivation à transmettre par mail à Bakr Rahmani(brahmani@insa toulouse.fr), Aurélien Reysset (aurelien.reysset@insa-toulouse.fr) et Marc Budinger (mbudinge@insa-toulouse.fr)