Fluid Mechanics and Acoustics Laboratory - UMR 5509

LMFA - UMR 5509
Laboratoire de Mécanique des Fluides et d’Acoustique
Lyon
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PhD defense INSA

Virgile Tavernier

Mercredi 19 décembre 2018 à 9h30 à l’INSA Lyon, en salle René Char (Bâtiment "La Rotonde)

Virgile Tavernier

Modélisation numérique de la solidification et de la ségrégation des impuretés lors de la croissance du silicium photovoltaïque à l’aide d’une méthode originale de maillage glissant

Les panneaux photovoltaïques ont pris ces dernières années une place importante dans le secteur de l’énergie. Les performances de ces panneaux dépendent notamment de la qualité et de l’homogénéité du silicium utilisé et des impuretés qu’il contient. Pour obtenir du silicium photovoltaïque, on peut utiliser un procédé de solidification dirigée afin d’obtenir un lingot de silicium de grade photovoltaïque à partir de silicium de grade métallurgique. Cette approche reste aujourd’hui difficile à simuler efficacement en raison de l’aspect multi-échelle du procédé et du suivi de l’interface mobile avec des transferts de masse et de chaleur à l’interface solide/liquide. Cette thèse présente la mise en œuvre d’une méthode originale de maillage glissant proposée pour réaliser un suivi adaptatif de l’interface mobile, afin d’améliorer l’efficacité des simulations. Dans un premier temps, la modélisation de la solidification dirigée d’un corps pur avec un tel maillage glissant est validée à l’aide d’une solution analytique dans une configuration diffusive de référence. L’impact de la méthode proposée est ensuite étudié dans une configuration de type Bridgman vertical en présence de convection naturelle dans la phase liquide. Dans un second temps, on s’intéresse à la ségrégation des impuretés dans cette même configuration. Pour cela, on propose une modélisation spécifique du rejet d’impuretés à l’interface, et on étudie l’impact sur les simulations de la méthode de maillage glissant proposée. Les résultats et les gains de performance pour les simulations sont discutés en faisant varier des paramètres de calcul et par comparaison avec des données de la littérature.

Jury :
KADDECHE Slim, Professeur, INSAT, Tunis (Tunisie), Rapporteur
MOKHTARI Faïza, Professeure, USTHB, Alger (Algérie), Rapporteure
DUFFAR Thierry, Professeur, Grenoble INP, Examinateur
STELIAN Carmen, Docteure HDR, Examinatrice
BOTTON Valéry, Professeur, INSA Lyon, LMFA, Directeur de thèse
ALBARIC Mickael, Ingénieur de recherche, CEA-INES, Co-encadrant
MILLET Séverine, Maître de Conférences, UCBL Lyon 1, LMFA, Co-encadrante

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