Modélisation de l’impact environnemental des centrales photovoltaïques intégrées aux bâtiments en lien avec les nouvelles charges comme par exemple la voiture électrique.
L’objectif est de modéliser notamment les échanges d’énergies entre les moyens de production photovoltaïques, le réseau électrique et les charges (voiture électrique, pompe à chaleur pour le chauffage et l’eau chaude sanitaire), en développant des algorithmes de gestion permettant d’optimiser les flux d’énergie.
Dans un second temps, une extrapolation sera réalisée à l’échelle nationale afin de mieux appréhender l’impact du PV décentralisé en lien avec le bâtiment. Ainsi, il est prévu d'agréger les flux d'électricité à l'échelle régionale et nationale afin d'évaluer de manière dynamique les impacts environnementaux associés au cours des prochaines années.
Ces travaux sont associés au projet national de recherche LCA Tase (https://anr.fr/ProjetIA-22-PETA-0010).
Etude et développement d’un banc de test modulaire « high-side » pour la validation applicative de composant Grand Gap
Les transistors grand gap (GaN, SiC) jouent un rôle clé dans l’électronique de puissance, mais leur intégration industrielle reste freinée par des difficultés de mise en œuvre. Le composant 'high-side', au sein d’une structure en bras de pont, est particulièrement sensible aux transitoires de tension et de courant, lesquels dépendent fortement du routage, de la topologie et des modes de commutation (ZVS, ZCS). Son caractère flottant rend les mesures complexes et peut perturber les commutations lors des essais applicatifs. Une méthodologie adaptée aux transitoires rapides a été développée lors d’une thèse, aboutissant à un banc de test breveté pour la caractérisation des composants 'low-side'. Le sujet du post-doctorat présenté ici vise à adapter cette méthodologie aux composants 'high-side' qui sont plus complexe à piloter et mesurer, afin de caractériser et modéliser le vieillissement dû aux transitoires de grille dans des conditions réalistes. Le banc de test permettra de générer des profils de stress reproductibles sur 'low-side' et 'high-side', et de mesurer précisément des paramètres clés comme la tension de seuil ou les instabilités dynamiques. Pour atteindre ces objectifs, un nouveau banc sera conçu, intégrant une commande spécifique et des systèmes de mesure adaptés, en vue de tests applicatifs et d’essais de vieillissement ciblés.
Implémentations sécurisées de la cryptographie post-quantique basée sur le code : co-conception logiciel-matériel et résistance aux canaux auxiliaires
L’informatique quantique menace les schémas cryptographiques traditionnels tels que RSA et ECC, rendant nécessaire le développement de la cryptographie post-quantique (PQC). Le processus de standardisation du NIST a sélectionné des algorithmes comme HQC, un mécanisme d'encapsulation de clé basé sur les codes. L’implémentation efficace et sécurisée de ces algorithmes, notamment dans des environnements contraints en ressources comme l’IoT et les systèmes embarqués, demeure un défi. Les attaques physiques, en particulier les attaques par canaux auxiliaires et par injection de fautes, nécessitent des contre-mesures robustes telles que le masquage, le "shuffling" et le "hiding". Ces protections introduisent toutefois des surcoûts en performance, rendant indispensable la co-conception matériel/logiciel. Le projet se concentre sur l’implémentation logicielle sécurisée de HQC avec une forte résistance aux attaques physiques. Les plateformes ciblées incluent les systèmes embarqués basés sur RISC-V. La recherche porte sur la conception et l’évaluation de contre-mesures contre les canaux auxiliaires sur ces plateformes. Les phases ultérieures étendront le travail à des prototypes FPGA pour valider la sécurité en matériel. Une exploration ASIC pourra suivre afin d’optimiser la surface, la consommation et les performances sous contraintes de sécurité. Le candidat développera également des techniques algorithmiques et architecturales de mitigation des attaques. Les contributions incluront des outils open source et des benchmarks. Ce travail soutiendra le déploiement sécurisé de la PQC dans des applications concrètes.
Module PV réparable intégrant un élément de délamination par ultrason
Les panneaux photovoltaïques (PV) ont une durée de vie limitée en raison de la dégradation de leur performance, de défauts opérationnels ou de facteurs économiques. D’ici dix ans, des millions de tonnes de panneaux PV deviendront des déchets, posant des défis environnementaux et sociétaux significatifs. L'Union Européenne a reconnu ce problème par la directive WEEE pour la gestion des déchets électriques et électroniques.
Les modules PV sont des assemblages complexes contenant des matériaux critiques tel que l'argent et des polluants persistants comme les polymères fluorés. De plus, le verre et le silicium mis en œuvre présentent une empreinte carbone élevée, rendant le réemploi essentiel pour atténuer l'impact environnemental. Diverses techniques de démantèlement sont explorées pour extraire les métaux, les polymères et le verre. Les objectifs concernent la sélectivité et le rendement des procédés, la pureté des matériaux obtenus. Pour renforcer la durabilité du photovoltaïque, la gestion des modules dans une vision d'économie circulaire est essentielle.
Le CEA/LITEN mène des recherches sur les méthodes de délamination pour améliorer la qualité des matériaux recyclés. Dans ce postdoctorat, nous explorerons la capacité des ultrasons pour le démantèlement ou la réparation des modules PV. Le développement d'un modèle numérique pour comprendre les phénomènes de vibration dans les panneaux PV permettra la conception d'un outil pour un couplage efficace. En plus de la modélisation et de la mise en place de l'outil, nous explorerons de nouvelles architectures de modules PV en intégrant des couches composites sensibles aux ultrasons. L'évaluation de divers phénomènes induits tels que la transmission optique et le comportement thermomécanique fera partie de l'étude. Ce projet tirera parti d'un environnement scientifique de haut niveau, avec une expertise en modélisation numérique thermomécanique, en conception de modules PV et en fabrication de prototypes.
Imageurs spectrométriques à base de pérovskites
Le LETI, le LIST et l’IRFU/DAP développent depuis de nombreuses années des imageurs spectrométriques de rayons X et gamma (20 keV - 1 MeV) pour l’imagerie médicale, le nucléaire, la sécurité et l’observation astronomique. Les détecteurs actuels reposent sur l’utilisation de monocristaux de tellurure de cadmium (Cd(Zn)Te), performants mais coûteux, avec des surfaces de détection limitées. Il est nécessaire de prospecter de nouveaux semi-conducteurs susceptibles de pallier ces limitations. Des études récentes, principalement aux États-Unis, ont démontré que les pérovskites halogénées, principalement CsPbBr3, sont des matériaux prometteurs pour la spectrométrie X et gamma. Plusieurs start-ups commercialisent ces cristaux. Toutefois, si les performances des pixels uniques à base de pérovskite sont établies, aucune équipe n’a démontré leur potentiel dans des imageurs spectrométriques destinés à des applications spécifiques. L’objectif du projet PTC PRISM, d’une durée de 18 mois, est de benchmarker les pérovskites halogénées de différentes sources avec le CdTe pour la spectro-imagerie X et gamma dans des domaines clés pour le CEA : astrophysique, sécurité, applications nucléaires, et applications médicales. De plus, PRISM apportera une analyse stratégique sur l’intérêt ou non pour le CEA de développer l’élaboration de ces matériaux en Europe dans un projet ultérieur, pour ne pas dépendre uniquement de sources extra-européennes comme c’est le cas pour le CdTe. Pour ce faire un post-doctorant sera recruté au LETI pour une durée de 18 mois et deux stagiaires de masters seront recrutés, un à l’IRFU, et un au LIST. Les résultats de PRISM pourront naturellement être valorisés par une publication et par la conception de systèmes dans le cadre des laboratoires communs du LETI, du LIST et de l’IRFU/DAP.
Négociation multi-agent pour le placement collaboratif des ressources dans les réseaux cloud distribués
Ce projet de recherche vise à concevoir un système décentralisé et autonome de gestion des ressources pour des réseaux cloud hétérogènes. S’appuyant sur l’évolution vers des architectures distribuées motivées par les enjeux de souveraineté des données et de performance, le projet propose de dépasser le modèle centralisé traditionnel du control plane dans Kubernetes. Chaque organisation impliquée dans une fédération de clusters serait représentée par un agent intelligent, capable de négocier le placement des ressources selon ses propres objectifs, tout en préservant la confidentialité des données. L’interaction entre ces agents est modélisée comme un jeu à agents multiples, où des mécanismes d’incitation sont conçus pour atteindre un équilibre bénéfique pour tous. Le projet prévoit de formaliser le problème, d’adapter les méthodes d’apprentissage par renforcement multi-agent aux contraintes du contexte distribué (tolérance aux fautes, communication asynchrone), et de développer une solution fonctionnelle en Rust. Il s’agit ainsi de poser les bases d’un nouveau paradigme de collaboration entre fournisseurs de services cloud.
Nouveaux matériaux semiconducteurs pour la détection neutronique
Le candidat travaillera au CEA LITEN sur l’élaboration de monocristaux de pérovskites organiques-inorganiques. Les protocoles de cristallogenèse par voie liquide s’inspireront de travaux préliminaires issus de plusieurs stages et thèses au laboratoire. L’étudiant fera varier la structure du matériau, sa composition chimique ou le dopage de manière à optimiser les performances en scintillation et détection directe pour la détection des neutrons rapides. Les meilleures compositions sélectionnées sur la base de leurs propriétés structurales, optiques et en réponses sous rayons X, seront ensuite intégrées en détecteurs et caractérisées sous flux et énergies neutroniques variés. Leurs performances et tenues sous irradiations seront étudiées et comparées aux matériaux existants.
Titulaire d’un doctorat en matériaux ou chimie, avec une capacité à travailler avec des équipes multidisciplinaires (collaboration avec les équipes du CEA LETI à Grenoble, IRESNE à Cadarache et LIST à Saclay), une bonne autonomie et enfin de bonnes compétences organisationnelles seront des atouts majeurs pour mener à bien cette mission.
Modélisation et intégration de types de données Local-First
Les frameworks de modélisation existants ont des capacités de collaboration limitées. La collaboration au niveau des éléménts d'un modèle est une des fonctionnalités les plus souhaitées, comme déjà identifié. Cependant, la plupart des solutions s'appuient principalement sur des bases de données centralisées et son hebergées dans un cloud. Bien que ces solutions facilitent la collaboration entre les partenaires connectés en employant des techniques de contrôle de concurrence ou en adoptant une politique du "dernier écrivain gagne", elles ne supportent pas les scénarios de collaboration déconnectée, une caractéristique importante pour la conception de logiciels local-first. Cette situation présente un compromis : utiliser des solutions basées sur le cloud et sacrifier le contrôle de la propriété des données versus adopter des instances séparées sans capacités collaboratives. L'objectif de ce projet postdoctoral est de contribuer et d'étendre un cadre existant de Model-Based Systems Engineering (MBSE), construit sur des Conflict-free Replicated Data Types (CRDTs) spécialisés. Le but est de permettre une collaboration en temps réel grâce à des CRDTs spécifiques à la modélisation. L'approche proposée implique l'extension d'une couche middleware utilisant des CRDTs pour synchroniser de manière transparente des modèles distribués et capables de fonctionner hors ligne.
Développement d'une nouvelle génération d'adhésifs polymères réversibles
Les adhésifs polymères sont des systèmes généralement réticulés utilisés pour lier deux substrats durant toute la durée de vie d’un assemblage pouvant être multimatériau et ce pour de multiples applications. En fin de vie, la présence d’adhésifs rend difficile la séparation des matériaux ainsi que leur recyclage, du fait de la difficulté de détruire la réticulation de l’adhésif sans traitement chimique ou thermique agressif également pour les substrats liés.
Dans ce cadre, le CEA développe des adhésifs à recyclabilité augmentée, et ce via l’intégration de la recyclabilité dans les structures chimiques dès la synthèse des réseaux polymères. Une première approche consiste à intégrer à des réseaux polymères des liaisons dynamiques covalentes, échangeables sous stimulus généralement thermique (par exemple des vitrimères). Une seconde consiste à synthétiser des polymères dépolymérisables sous un stimulus spécifique (polymères auto-immolables) ayant la capacité de réticuler.
Dans ce contexte, le.a post-doctorant.e développera 2 réseaux utilisables en tant qu’adhésif à recyclabilité augmentée. Un premier réseau se basera sur une chimie dépolymérisable sous stimulus déjà développée sur des chaines linéaires de polymère, devant être transposée à un réseau. D’autre part, un second réseau vitrimère sera synthétisé sur la base de travaux précédents au CEA. L’activation de l’échange de liaisons dans ce réseau se fera via un catalyseur dit photolatent, activable par UV et permettant d’obtenir un adhésif à stimulus UV et thermique. Le choix, la synthèse de ces catalyseurs et leurs impacts sur l’adhésif seront l’objet de l’étude réalisée. Les catalyseurs obtenus pourront également être utilisés comme déclencheurs de la dépolymérisation du premier système dépolymérisable sous stimulus.
Co-Optimisations de Conceptions et Technologies (DTCO) pour les applications RF millimétriques: utilisation de l'intégration homogène et hétérogène puce à plaque par collage hybride
Ces dernières années ont été l'objet de nombreuses avancées technologiques dans les semi-conducteurs à base de silicium; néanmoins les limites en termes de performances fréquentielles et de puissance semblent atteintes et imposent le développement de nouveaux composants type III-V (telles que InP et GaN) plus rapides et plus puissants pour les applications RF millimétriques. Pour des raisons de flexibilité, de performances et de coûts, il est primordial de co-intégrer ces nouveaux composants hautes-performances III-V avec les filières plus classiques silicium : c'est un des objectifs majeurs du sujet proposé. Les deux années de formation par la recherche proposées seront principalement l'objet de conceptions et d’optimisations de circuits RF millimétriques tirant partie de la technologie d'assemblage 3D hétérogène puce à plaque collage hybride. De nombreux véhicules de tests ont été réalisés et caractérisés ces dernières années et ont permis de montrer les avantages et inconvénients de l'assemblage puce à plaque collage hybride pour les applications RF millimétriques. Il s'agit donc de prolonger ces travaux et de focaliser les études et recherches sur des systèmes RF réels de type amplificateur de puissance millimétrique. L'approche DTCO (Design and Technology Co-Optimisations) permettra non seulement de concevoir des circuits 3D-RF efficaces, mais aussi des réaliser des ajustements des différentes règles de conception 3D, et ainsi de rendre la technologie d'assemblage 3D par collage hybride pertinente pour la réalisation de systèmes intégrés 3D RF millimétriques.