Nouvelles du SUNLAB

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De nouveaux visages au SUNLAB

Nous sommes ravis d’avoir accueilli de nouvelles personnes au SUNLAB ces derniers mois:

  • Nada Boubrik, programme de doctorat en génie mécanique

  • Soumi Ghosh, programme de doctorat en génie électrique

  • Sofia Gallardo Pascual, adjointe administrative, Régime travail-études

  • Charbel Succar, assistant de recherche, Régime travail-études

  • Mathieu Bossé, étudiant au baccalauréat, projet de 4e année, physique

  • Mohammed Chouta, Mamadou Mountaga Diallo, Elam Olame Mugabo et Bernadette Tona, étudiante et étudiants au baccalauréat, projet de 4e année, génie électrique

Bienvenue à toutes et tous!

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Nouvel article du SUNLAB: Crystal Growth & Design

Le candidat au doctorat Gavin Forcade est le premier auteur d'un article paru récemment dans la revue Crystal Growth & Design, fruit d'une collaboration entre le SUNLAB de l'Université d'Ottawa et le National Renewable Energy Laboratory aux États-Unis. Cette publication démontre le potentiel de la croissance épitaxiale pour faciliter la réutilisation de substrats.

L'article intitulé « Planarizing spalled GaAs(100) surfaces by MOVPE growth » traite d'une méthode permettant de lisser les surfaces rugueuses laissées par l'écaillage contrôlé, une technique utilisée pour réutiliser des substrats coûteux dans les cellules photovoltaïques III-V. Les chercheurs ont fait croître une couche d'arséniure de gallium dopée au carbone (C:GaAs) sur ces surfaces rugueuses par épitaxie en phase gazeuse organométallique. Cette méthode a permis de remplir les zones rugueuses, en utilisant jusqu'à 95 % du matériau. Ils ont amélioré les performances de lissage de la surface en optimisant l'orientation initiale de la surface du substrat et les conditions de croissance. Cette technique peut réduire considérablement les coûts de production des cellules photovoltaïques à haut rendement en permettant la réutilisation des substrats.  Ces résultats fournissent des lignes directrices pour l'amélioration de la planarisation d'autres surfaces semiconductrices.

Cliquez ici pour lire l’article (en anglais).

G. P. Forcade, M. W. E. McMahon, N. Yoo, A. N. Neumann, M. Young, J. Goldsmith, S. Collins, K. Hinzer, C. E. Packard and M. A. Steiner, Planarizing spalled GaAs(100) surfaces by MOVPE growth, Crystal Growth & Design, 1528 - 7483 (2024). DOI: 10.1021/acs.cgd.4c01152

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Nouvel article du SUNLAB: Energy Reports

Dans un récent article dont le premier auteur est le candidat au doctorat Milad Nouri, des chercheuses et chercheurs de l'Université d'Ottawa et de l'Université nationale de Kyungpook en Corée du Sud proposent un système intégré alimenté par le vent et l'énergie photovoltaïque pour produire de l'électricité, de l'azote liquide et du dioxyde de carbone liquide. L'étude vise à exploiter les atouts de ces deux sources d'énergie pour créer une solution plus efficace et plus durable pour la production d'énergie et de substances sur demande.

Les systèmes d'énergie éolienne aéroportée se sont imposés comme des solutions rentables et durables qui n'ont pas encore été associées aux technologies solaires et aux centrales électriques intégrées pour ce type d'utilisation. Cette combinaison permet d'exploiter une énergie éolienne plus forte et plus stable tout en réduisant les coûts du système et l'intermittence. Le système proposé combine sept sous-systèmes, dont un système d'énergie éolienne aéroportée, un la photovoltaïque, une unité de séparation de l'air, une centrale électrique à oxycombustible, la réfrigération par absorption, un processus de liquéfaction de l'azote et le cycle organique de Rankine pour produire simultanément de l'électricité, de l'azote liquide et du dioxyde de carbone liquide. Une analyse de l'exergie montre que l'efficacité exergétique totale de la structure intégrée atteint 90,21 % et que les pertes d'énergie les plus importantes se produisent dans les échangeurs de chaleur. En outre, une analyse exergoéconomique indique que la majorité des coûts d'investissement sont associés aux compresseurs et aux turbines, soulignant la nécessité d'optimiser ces composants en termes de rentabilité. Cette approche intégrée vise non seulement à produire de l'énergie de manière efficace, mais aussi à améliorer la durabilité globale du système.

Cliquez ici pour lire l’article (en anglais).

M. Nouri, M. Kavgic, K. Hinzer, and A. B. Owolabi, Exergy and exergoeconomic analysis of a hybrid airborne wind and solar energy system for power, liquid nitrogen and carbon dioxide production, Energy Reports 12, 2123-2143 (2024). DOI: 10.1016/j.egyr.2024.08.006

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Nouveau poste au Krich Lab

Nos amis du Krich Lab sont à la recherche d’une nouvelle stagiaire postdoctorale ou d’un nouveau stagiaire postdoctoral. Vous trouverez plus de détails ci-dessous (en anglais seulement). Veuillez contacter le Krich Lab directement pour toute question ou pour postuler.

***

The Krich group in the Department of Physics at the University of Ottawa is hiring a postdoctoral fellow for up to 2 years, performing theoretical work on intensity-dependent nonlinear spectroscopies. Applications will be accepted until the position is filled.

The hired candidate will pursue extensions of work recently published in Nature [1], which demonstrated the separation of orders of nonlinear response in transient absorption (TA) spectroscopy. This position is based in Ottawa and will be in close collaboration with the experimental group of Tobias Brixner in Würzburg, Germany. The University of Ottawa is a vibrant centre of photonics research with an expanding emphasis on multidimensional spectroscopies.

Spectroscopy is often performed with weak incident light pulses, so each molecule absorbs either zero or one photons of light. As pulse intensities increase, some molecules interact with two (or more) photons, enabling the study of interactions between excitations, encoded in the molecules' higher-order responses. Such experiments, however, are often hard to interpret, as they also contain responses from molecules that interacted with only one photon. We recently introduced a method, which we call "intensity cycling," that overcomes this problem and allows the orders of response in TA spectroscopy to be systematically separated using carefully chosen pump pulse intensities [1,2,3]. The higher-order responses contain valuable information [4], including information about the per-encounter probability of exciton-exciton annihilation [1].

This project will develop intensity-dependent spectroscopic methods to separate orders of response in new forms of spectroscopy, including both coherent- and fluorescence-detected multidimensional spectroscopies. We will derive the methods and guide experiments in choosing intensities optimally. We will further develop understanding of the information content of the high-order responses. We will simulate spectra related to the experimental systems, using our Ultrafast Spectroscopy Suite [5] and/or methods brought or developed by the candidate.

The successful candidate will have a PhD in physics, chemistry, or a related field with a strong background in the theory of spectroscopy or quantum dynamics. Applications from those with an experimental background are welcome, but strong interest and proficiency in analytical and numerical modelling is required. Proficiency with programming (in any language) is desirable.

The Krich group fosters a culture of respect, teamwork, and inclusion, where collaboration, innovation, and creativity fuel our research excellence. All qualified persons are invited to apply, and we welcome applications from qualified Indigenous persons, racialized persons, persons with disabilities, women, and 2SLGBTQ+ persons. We are committed to working with applicants with disabilities requesting accommodation during the recruitment, assessment, and selection processes.

Interested applicants should send their cv and arrange for two references to be sent to Jacob Krich, jkrich@uottawa.ca. Feel free to contact Jacob with questions. He is also seeking graduate students at either MSc or PhD level to work on this and related projects.

[1] Malý, Lüttig, Rose, Turkin, Lambert, Krich, Brixner. Separating single- from multi-particle dynamics in nonlinear spectroscopy, Nature 616 280−287 (2023).
[2] Lüttig, Rose, Malý, Turkin, Bühler, Lambert, Krich, Brixner. High-order pump–probe and high-order two-dimensional electronic spectroscopy on the example of squaraine oligomers, Journal of Chemical Physics 158 234201 (2023).
[3] Lüttig, Mueller, Malý, Krich, Brixner. Higher-order multidimensional and pump–probe spectroscopies, Journal of Physical Chemistry Letters 14 7556 (2023).
[4] Rose and Krich, Interpretations of high-order transient absorption spectroscopies, Journal of Physical Chemistry Letters 14 10849 (2023).
[5] github.com/peterarose/ufss

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Nouvelles bourses pour des membres du SUNLAB

Plusieurs membres du SUNLAB ont reçu des bourses pour poursuivre leurs études et soutenir leurs recherches au cours des derniers mois.

Félicitations à Alison Clarke, candidate au doctorat en physique, à Trinity Bérubé, étudiante au baccalauréat en physique, et à Tahmeed Khan, étudiant au baccalauréat en génie électrique, qui ont reçu des bourses du Conseil de recherches en sciences naturelles et en génie du Canada pour soutenir leurs recherches. Alison a reçu une Bourse du d'études supérieures du Canada au niveau du doctorat, tandis que Trinity et Tahmeed ont reçu des Bourses de recherche de 1er cycle afin de soutenir leurs recherches au SUNLAB l'été dernier.

Félicitations à Alison Clarke, candidate au doctorat en physique, Mandy Lewis, candidate au doctorat en génie électrique, Derrick Wu, candidat à la maîtrise en génie électrique, et Louis-Philippe St-Arnaud, étudiant au baccalauréat en physique et au baccalauréat en génie électrique, qui ont reçu une Bourse d'expérience internationale de la Faculté de génie de l'Université d'Ottawa. Cette bourse a permis à Alison, Louis-Philippe et Derrick de se rendre à Taïwan cet été, où ils ont participé à l'école d'été sur les semiconducteurs de la National Cheng Kung University (NCKU) Academy of Innovative Semiconductor and Sustainable Manufacturing (AISSM). Mandy se rendra à l'Université technique du Danemark plus tard cet automne, où elle effectuera des recherches sur les effets spectraux sur les performances des systèmes photovoltaïques bifaciaux en hautes latitudes.

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Le SUNLAB à PVSC

Plus tôt ce mois-ci, des membres du SUNLAB ont participé au 52e congrès des spécialistes de la photovoltaïque de l’IEEE (IEEE Photovoltaics Specialists Conference, PVSC) à Seattle, Washington. La professeure Karin Hinzer, le postdoctorant Mathieu de Lafontaine, le doctorant en physique Gavin Forcade, la doctorante en physique Erin Tonita, les doctorantes en génie électrique Mandy Lewis et Annie Russell, la candidate à la maîtrise en physique Alison Clarke, l’étudiante au baccalauréat en physique Trinity Berube ainsi que notre amie du Krich Lab, la doctorante en physique Daisy Xia, ont présenté des résultats sur un large éventail de sujets, notamment les convertisseurs de puissance photonique, les systèmes photovoltaïques bifaciaux et les systèmes bêtavoltaïques. Pour obtenir la liste complète des présentations du SUNLAB, consultez notre page Présentations.

Félicitations à :

  • Mandy Lewis, qui a reçu le prix de la meilleure présentation étudiante pour la troisième année consécutive, pour la section 10 cette fois ;

  • Daisy Xia, qui a reçu le prix de la meilleure affiche pour la section 1 ;

  • Gavin Forcade, finaliste du prix de la meilleure présentation étudiante pour la section 3 ;

  • Daisy Xia et Gavin Forcade pour avoir des mentions dans les "Wednesday Daily Highlights" ;

  • Mathieu de Lafontaine et Mandy Lewis pour des mentions dans les “Thursday Daily Highlights”.

Félicitations également à Jamie Harrison, ancienne étudiante de l'Université d'Ottawa, maintenant doctorante à la University of New South Wales en Australie, qui a reçu le prix de la meilleure présentation étudiante pour la section 1. Jamie a été supervisée par le professeur Jacob Krich au baccalauréat.

PVSC est le plus ancien rassemblement technique en photovoltaïque. Cette année, ce congrès s’est tenu au Seattle Convention Center à Seattle, Washington, du 9 au 14 juin.

Mandy Lewis

Certificat du prix de la meilleure présentation étudiante de Mandy Lewis

Daisy Xia recevant le prix pour la meilleur affiche, section 1, du président du comité Cherry de PVSC, Seth Hubbard

Trinity Berube (gauche) et Alison Clarke (droite)

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De nouveaux visages au SUNLAB

Nous sommes ravis d’avoir accueilli de nouvelles personnes au SUNLAB ces derniers mois:

  • Valentin Daniel, associé de recherche et stagiaire postdoctoral

  • Firdos Kanwal, programme de doctorat en génie électrique, nous visitant du Pakistan

  • Cameron Griffiths, programme de maîtrise en génie électrique

  • Trinity Berube, programme de baccalauréat en physique, et Tahmeed Khan, programme de baccalauréat en génie électrique

  • Eya Khemakhem, adjointe administrative (travail-étude)

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Nouvel article du SUNLAB : Progress in Photovoltaics

Des chercheuses et chercheurs de l’Université d’Ottawa ont conçu une manière intelligente d’optimiser l’efficacité de l’énergie solaire, un atout au cœur de la lutte contre les changements climatiques. Leur méthode innovante consiste notamment à intégrer des réflecteurs au sol, une amélioration simple, mais ô combien efficace.

L’équipe de recherche a constaté qu’en intégrant ces réflecteurs aux installations solaires, on pouvait améliorer l’efficacité et la production d’énergie du réseau, et ainsi rendre de tels projets plus viables sur le plan économique. Cette découverte est déterminante pour évaluer les coûts et bénéfices de la réflexion artificielle dans les entreprises d’énergie solaire.

Pour étudier l’influence des couvertures solaires au sol sur la production solaire, le SUNLAB de l’Université d’Ottawa – dirigé par la professeure en génie électrique Karin Hinzer, également vice-doyenne à la recherche de la Faculté de génie – a collaboré avec le National Renewable Energy Laboratory (NREL) de Golden, au Colorado, un leader mondial en recherche, développement et déploiement dans le domaine de l’énergie propre. L’étude, menée par la candidate au doctorat en génie électrique Mandy Lewis à Golden, conclut que des surfaces réfléchissantes sous des panneaux solaires peuvent augmenter la production d’énergie de 4,5 %.

« Nous avons remarqué que les surfaces blanches hautement réfléchissantes peuvent amplifier la production d’énergie, explique Mandy Lewis, auteure principale de l’article. Pour maximiser les bénéfices, il faut absolument placer ces réflecteurs directement sous les panneaux solaires, et non entre les rangées. »

Porte ouverte sur le potentiel solaire au Canada et ailleurs

Ces constats sont particulièrement significatifs pour le Canada, où la couverture de neige demeure au sol pendant trois ou quatre mois par année dans de grandes villes comme Ottawa et Toronto, et pendant plus de la moitié de l’année sur 65 % de la vaste masse continentale du pays. Les systèmes solaires bifaciaux, combinés à une forte réflexion au sol, ont un immense potentiel dans ces régions. De plus, comme environ 4 % de la masse terrestre du monde est recouverte de déserts de sable, les conclusions de l’étude peuvent être mises en application à l’international.

Selon Mandy Lewis, « cette étude est cruciale pour maximiser la production d’énergie solaire dans diverses régions géographiques. Par ailleurs, en générant plus d’énergie par unité de territoire, les réflecteurs sont parfaits pour les régions densément peuplées, comme les centres urbains, qui doivent composer avec des contraintes d’espace pour les installations solaires. »

Cette étude marque le début d’une nouvelle collaboration de recherche entre l’Université d’Ottawa et le NREL. Le projet a été financé par le Conseil de recherches en sciences naturelles et en génie (CRSNG), les bourses d’études supérieures de l’Ontario (BESO)  et le Département de l’Énergie des États-Unis (DoE) , ce qui souligne l’importance de la collaboration pour faire avancer les technologies d’énergie renouvelable.

Faciliter la transition vers l’énergie propre a des retombées mondiales

Cette étude contribuera grandement à la transition mondiale vers des sources d’énergie carboneutres. Ces conclusions ont une valeur particulière pour le Canada et les autres pays où le temps nuageux domine : on aurait observé des gains d’énergie de 6 % à Seattle, ville nuageuse, par rapport à 2,6 % à Tucson, ville aride.

Écoutez Mandy Lewis parler de cette étude lors d’une entrevue sur CityNews le 9 mai 2024. Cliquez sur ce lien et faites défiler jusqu’à 36:05 (en anglais seulement).

Cliquez ici pour lire l’article (en anglais)

Mandy R. Lewis, Silvana Ovaitt, Byron McDanold, Chris Deline, Karin Hinzer, Artificial ground reflector size and position effects on energy yield and economics of single-axis-tracked bifacial photovoltaics, Prog. Photovolt. Res. Appl., 1-12 (2024). DOI: https://doi.org/10.1002/pip.3811

Mandy Lewis

Dans les médias

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Nouvel article du SUNLAB : Advanced Energy and Sustainability Research

Le SUNLAB a le plaisir d'annoncer la publication d'un article dans Advanced Energy & Sustainability Research intitulé "Quantifying structural shading and reflection effects on single axis tracked bifacial photovoltaic system performance".  Cet article,  dont l'autrice principale est la candidate au doctorat Mandy Lewis, est le fruit d’une collaboration entre le SUNLAB et Soltec Innovations.

Ce travail porte sur l'importance des structures de support dans les systèmes photovoltaïques bifaces à axe unique. En modélisant un système biface sans structure de support, avec stucture de support absorbante (noire) et avec structure de support réfléchissante, l'équipe de recherche a isolé la différence d'énergie solaire causée par la structure de support. Les impacts de celle-ci sur l'irradiation arrière, le rendement énergétique du système, les pertes dues au décalage de l'irradiation et le gain biface ont été quantifiés.

La modélisation du tracé des rayons dans bifacial_radiance a démontré que la réflexion des structures de support réduit les pertes d'ombrage arrière de 6,5 à 9,1 % par an, bien que ceci soit généralement négligé dans les modèles de rendement énergétique biface. Cela se traduit par une augmentation de 0,4 à 0,6 % du rendement énergétique annuel total du système. Ces effets sont plus importants si la structure de support est plus réfléchissante ou si l'albédo du sol est élevé, comme c'est le cas au Canada où la couverture neigeuse est plus importante.

Cette approche améliorera la précision de la modélisation du rendement énergétique de systèmes bifaces et permettra d'optimiser la conception des systèmes afin d'en maximiser l'efficacité et la production d'énergie.

Cliquez ici pour lire l’article (en anglais)

M. R. Lewis, T. J. Coathup, A. C. J. Russell, J. Guerrero-Perez, C. E. Valdivia, and K. Hinzer, Quantifying structural shading and reflection effects on single axis tracked bifacial photovoltaic system performance, Adv. Energy Sustainability Res. 2400007 (2024). DOI: https://doi.org/10.1002/aesr.202400007

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Le SUNLAB à Photonics West

Des membres du SUNLAB ont participé à la conférence SPIE Photonics West à San Francisco, qui s'est déroulée du 27 janvier au 1er février 2024. Les professeurs Karin Hinzer et Jacob Krich, les postdoctorantes Meghan Beattie et Paige Wilson, et le doctorant en physique Sebastian Schaefer ont fait des présentations orales, tout comme notre ami le doctorant en physique Gavin Frodsham du Krich Lab. Prof. Krich a également donné une présentation invitée. Pour une liste complète des présentations du SUNLAB, consultez notre page Présentations.

Félicitations à Idriss Amadou Ali, doctorant en génie électrique, qui a remporté le prix SPIE Sustainability Best Paper Award pour le symposium LASE ! Ce prix récompense les articles qui mettent en valeur l'utilisation de l'optique et de la photonique pour les énergies renouvelables, la gestion des ressources naturelles, la fabrication durable et la réduction des gaz à effet de serre dans le cadre des objectifs de développement durable des Nations Unies.

De gauche à droite : Meghan Beattie et Paige Wilson présentant l’affiche d'Idriss Amadou Ali. En médaillon : Idriss Amadou Ali.

De gauche à droite : Meghan Beattie, Paige Wilson, Karin Hinzer et Sebastian Schaefer.

Certificat pour le prix Sustainability Best Paper Award octroyé à Idriss Amadou Ali.

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Nouvel article du SUNLAB: Progress in Photovoltaics

Quand les hypothèses simplificatrices s'effondrent : utilisation de l'albédo spectral par rapport à l'albédo large bande dans la modélisation et la mesure de cellules photovoltaïques à double face.

Des chercheuses et chercheurs du SUNLAB ont étudié en détail les effets de l'albédo spectral sur l'incertitude de modèles de systèmes et sur les mesures de dispositifs photovoltaïques prises à l’intérieur. Cette analyse, menée par Erin Tonita, candidate au doctorat au SUNLAB, caractérise les conditions dans lesquelles la nature spectrale de la couverture du sol entraîne une incertitude des modèles et mesures de l'ordre de plusieurs pour cent.

La couverture du sol sous un système photovoltaïque est souvent caractérisée par un albédo à valeur unique, l'albédo large bande. Cet albédo, utilisé dans les modèles photovoltaïques courants, est calculé en intégrant l'albédo spectral sur le spectre solaire standard, AM1.5G, de 280 nm à 3000 nm. Cette hypothèse simplificatrice ne tient pas compte de la distribution de l'énergie des photons sur la plage d'absorption des modules photovoltaïques, mais permet un calcul plus rapide du modèle et une utilisation avec des filtres de simulateurs solaires standard ciblant le spectre AM1.5G. Cependant, un sol particulier peut préférentiellement réfléchir ou absorber la lumière dans la gamme d'absorption d'un module photovoltaïque donné, augmentant ou diminuant l'irradiation incidente totale sur les modules photovoltaïques. Les hypothèses de large bande ne prennent pas en compte cet effet, ce qui nécessite l'utilisation de l'albédo spectral.

Dans cet article, les chercheuses et chercheurs du SUNLAB et de l'Arizona State University analysent les effets de l'albédo spectral pour :

  • 10 conditions de sol, y compris l'herbe et la neige ;

  • les systèmes photovoltaïques à inclinaison fixe orientés vers le sud et les systèmes avec traqueurs à axe unique orientés est-ouest ;

  • 30 sites, couvrant des latitudes comprises entre 15 et 75 °N ;

  • 7 technologies de dispositifs photovoltaïques, avec une analyse approfondie des dispositifs à hétérojonction en silicium ;

  • les systèmes photovoltaïques à une face et à double face;

  • les mesures de mini-modules à hétérojonction de silicium dans un simulateur solaire.

À retenir

Les membres de l’équipe de recherche ont mesuré une variation du courant de court-circuit allant jusqu'à 2 % en incluant ou en omettant les effets de l'albédo spectral dans les mesures des dispositifs à double face. Pour la modélisation des systèmes photovoltaïques, l'irradiation réfléchie par le sol représente entre 2 % et 32 % de toute l'irradiation incidente sur les modules photovoltaïques, soulignant l'importance d'une modélisation précise du sol. Les effets spectraux ont causé jusqu'à ±13% d'incertitude sur l'irradiation arrière prédite.

Dans l'ensemble, les effets de l'albédo spectral se sont avérés les plus significatifs pour :

  • les systèmes photovoltaïques à inclinaison fixe à une latitude élevée

  • les technologies dont la bande interdite est large, telles que les modules en pérovskite et en CdTe ;

  • les albédos qui varient fortement dans la gamme d'absorption de la technologie ;

  • les couvertures de sol à albédo élevé, comme la neige.

Dans ces cas, les effets de l'albédo spectral entraînent une incertitude du modèle et de la mesure de l'ordre de plusieurs pour cent.

La prise en compte de la nature spectrale de l'albédo affecte à la fois l'efficacité de la conversion de l'énergie photovoltaïque et l'incertitude de la modélisation de l'irradiation photovoltaïque.

Cliquez ici pour lire l'article (en anglais).

E. M. Tonita, C. E. Valdivia, A. C. J. Russell, M. Martinez-Szewczyk, M. I. Bertoni, et K. Hinzer, Quantifying spectral albedo effects on bifacial photovoltaic module measurements and system model predictions, Prog. Photovolt. Res. Appl., 1-13 (2024). DOI: 10.1002/pip.3789

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Nouvel article du SUNLAB: Journal of Photonics for Energy

Karin Hinzer, directrice du SUNLAB, et Meghan Beattie, postdoctorante, ont participé à la rédaction d'un nouvel article dans le Journal of Photonics for Energy. Ce rapport sur l'état des technologies photovoltaïques regroupe les contributions d'expertes et experts dans le domaine de la photovoltaïque représentant 33 organisations dans neuf pays. Le rapport décrit l'état actuel et les développements récents des technologies photovoltaïques, notamment les cellules solaires au silicium, à couche mince, tandem III-V, pérovskite, organiques et à colorant. Les applications et la commercialisation des technologies émergentes sont également abordées, ainsi que les stratégies permettant de dépasser la limite de Shockley–Queisser, la gestion de la lumière, ainsi que la durabilité et l'impact de la photovoltaïque sur l’environnement.

Prof. Hinzer et Dr Beattie ont rédigé la section 4.1 : III-V Tandem PV. Cette section traite des différentes architectures de conception utilisées dans les cellules tandem III-V. Les rendements notables des cellules tandem comportant jusqu'à six jonctions sont référencés. Une figure originale conçue par Dr Beattie figure sur la couverture du numéro du Journal of Photonics for Energy.

Cet article sera une ressource pour les personnes travaillant dans le domaine de l'énergie photovoltaïque. Dans le contexte de l'augmentation de l'importance de la production d'énergie photovoltaïque comme source d'électricité dans le monde entier, il donne un aperçu de l'état actuel et du potentiel des technologies photovoltaïques émergentes.

Cliquez ici pour lire l’article (en anglais).

A.Anctil, M. N. Beattie, et al., Status report on emerging photovoltaics, J. Photonics Energy 13(4) (2023). DOI: 10.1117/1.JPE.13.042301

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Nouveaux prix pour des membres du SUNLAB

Toutes nos félicitations à la directrice du SUNLAB Karin Hinzer et au chercheur postdoctoral Mathieu de Lafontaine qui se sont vus décerner des prix par le Département de physique de l’Université d’Ottawa le 14 décembre 2023.

Karin a reçu le Prix d’excellence des anciennes et anciens. Ce prix honore le talent, le travail et l'influence exemplaires de diplômés inspirants du Département de physique. Les personnes recevant ce prix doivent avoir fait preuve de leadership et de réalisations exceptionnelles dans leur domaine, et avoir rehaussé la réputation du Département de physique et de la Faculté des sciences de l'Université d'Ottawa. Karin est titulaire d’un baccalauréat, d’une maîtrise et d’un doctorat en physique de l’Université d’Ottawa.

Mathieu a reçu le Prix pour l’excellence dans l’enseignement supérieur. Ce prix est remis par l’Association des étudiants diplomés du Département de physique à un membre du corps professoral s’étant distingué dans l’enseignement de cours de cycles supérieurs. En plus de son travail de recherche au SUNLAB, Mathieu est professeur à temps partiel au Département de physique.

De gauche à droite: Mathieu de Lafontaine reçoit le Prix de l’Excellence dans l’enseignement supérieur du président de l’Association des étudiants diplômés du Département de physique, Utkarsh Singh. Karin Hinzer reçoit le Prix d’excellence des anciennes et anciens de la directrice intérimaire du Département de physique Adina Luican-Mayer.

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Innovations uOttawa: Panel de discussion sur l’IA et les changements climatiques

Le 12 décembre 2023, à 14h, joignez vous à la directrice du SUNLAB Karin Hinzer ainsi qu’à un vaste groupe d'experts locaux et internationaux qui se pencheront sur l'intersection de l'intelligence artificielle (IA) et des changements climatiques. Ils mettront en lumière les aspects pratiques de l'IA et sa contribution à la prévention et à l’intervention en matière de changements climatiques.

Détails, biographies des panélistes et inscription:
https://www.uottawa.ca/faculte-genie/tous-evenements/panel-discussion-lia-changement-climatique

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Nouvel article du SUNLAB: Cell Reports Physical Science

Une avancée révolutionnaire de l’Université d’Ottawa dans la fabrication de cellules photovoltaïques: Un pas de plus vers la miniaturisation des dispositifs électroniques

Le SUNLAB à Université d’Ottawa, en collaboration avec des partenaires nationaux et internationaux, a réalisé une première mondiale en fabriquant les premières cellules photovoltaïques micrométriques avec contacts arrière.

Ces cellules, d’une taille équivalente à deux fois l’épaisseur d’un cheveu, présentent des avantages significatifs par rapport aux technologies solaires conventionnelles, réduisant l’ombrage causé par les électrodes de 95 % et offrant la possibilité de réduire jusqu’à trois fois le coût de production de l’énergie.

Cette avancée technologique, menée par Mathieu de Lafontaine, chercheur postdoctoral au SUNLAB et professeur de physique à temps partiel, et Karin Hinzer, vice-doyenne à la recherche, titulaire de la Chaire de recherche universitaire sur les dispositifs photoniques pour l’énergie à la Faculté de génie et directrice du SUNLAB, ouvre la voie à une nouvelle ère de miniaturisation dans le domaine des dispositifs électroniques.

Le processus de fabrication de ces cellules photovoltaïques micrométriques a impliqué une collaboration entre l’Université d’Ottawa, l’Université de Sherbrooke, au Québec, et le Laboratoire des Technologies de la Microélectronique à Grenoble, en France.

« Ces cellules photovoltaïques micrométriques présentent des caractéristiques remarquables, notamment une taille extrêmement réduite et une diminution significative de l’ombrage. Ces caractéristiques ouvrent la porte à diverses applications, de la densification des dispositifs électroniques à des domaines tels que les cellules solaires, les batteries nucléaires légères pour l’exploration spatiale, et la miniaturisation des dispositifs pour les télécommunications et l’internet des objets », explique la professeure Hinzer.

Une réalisation aux retombées importantes

« Cette avancée technologique promet des retombées significatives pour la société. Les cellules solaires plus abordables et plus performantes contribueront à accélérer la transition énergétique. Les batteries nucléaires légères faciliteront l’exploration spatiale, tandis que la miniaturisation des dispositifs soutiendra l’expansion de l’internet des objets et améliorera la performance des ordinateurs et des téléphones intelligents », affirme le professeur de Lafontaine.

« La réalisation de ces premières cellules photovoltaïques micrométriques à contacts arrière représente une étape cruciale dans la miniaturisation des dispositifs électroniques », ajoute-t-il.

« Les semiconducteurs sont essentiels à la transformation vers une économie carboneutre. Ce projet fait partie des multiples initiatives de recherche à la Faculté de génie pour atteindre nos objectifs de société », assure la professeure Hinzer. Les semiconducteurs rejoignent trois des cinq domaines de recherche à la Faculté de génie, soit les technologies de l’information, la photonique et les matériaux de pointe, et deux des quatre axes stratégiques de recherche à l’Université d’Ottawa, à savoir l’environnement durable et le monde numérique. 

Cette collaboration internationale entre la France et le Canada démontre l’importance de l’innovation et de la recherche dans le domaine de la microfabrication, ouvrant la voie à un avenir où la technologie devient plus puissante et plus accessible que jamais. L’étude marque une étape historique dans l’évolution du paysage scientifique et technologique mondial.

Cette initiative a été financée par le Conseil de recherches en sciences naturelles et en génie du Canada (CRSNG), le Fonds de recherche du Québec Nature et technologies (FRQNT), le programme Horizon Europe Framework, Prompt Québec et la société privée STACE.

Les détails de cette réalisation innovante sont publiés dans la revue scientifique Cell Reports Physical Science, dans un article intitulé « 3D Interconnects for III-V Semiconductor Heterostructures for Miniaturized Power Devices ».

M. de Lafontaine, T. Bidaud, G. Gay, E. Pargon, C. Petit-Etienne, A. Turala, R. Stricher, S. Ecoffey, M. Volatier, A. Jaouad, C. E. Valdivia, K. Hinzer, S. Fafard, V. Aimez, and M. Darnon, 3D interconnects for III-V semiconductor heterostructures for miniaturized power devices, Cell Rep. Phys. Sci. 4, 101701 (2023). DOI: 10.1016/j.xcrp.2023.101701

Dans les médias:

Mathieu de Lafontaine, chercheur postdoctoral au SUNLAB et premier auteur de ce nouvel article dans Cell Reports Physical Science.

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L'entreprise issue du SUNLAB, Enurgen, remporte le PitchFest Throw down au congrès SaaS North

Félicitations à nos amie et amis d'Enurgen, et en particulier à son PDG, Kibby Pollack, pour avoir remporté la première place lors du PitchFest Final Throw Down du congrès SAAS North, la semaine dernière à Ottawa. Cliquez ici et ici (en anglais seulement) pour plus de détails et des photos.

Enurgen est une entreprise en démarrage née des travaux du SUNLAB sur la modélisation de cellules et systèmes photovoltaïques à double face. Elle contribue à la transition mondiale vers un avenir carboneutre en tirant parti de son logiciel de modélisation avancé pour aider à produire de l'énergie propre, renouvelable et durable afin d'alimenter les réseaux électriques d'aujourd'hui. L'entreprise est composée de personnes oeuvrant actuellement au sein du SUNLAB ainsi que d'anciennes et anciens.

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Nouveau poste au SUNLAB : Convertisseurs de puissance photonique – Étude de couplage luminescent

Le SUNLAB à l’Université d’Ottawa annonce un nouveau poste au niveau du 2e ou 3e cycle.

Le SUNLAB

Le SUNLAB, groupe de recherche canadien de premier plan en caractérisation des cellules photovoltaïques, axé sur les dispositifs à haute performance et spécialisé dans l'énergie solaire, l'optoélectronique et la photonique, a été fondé par Karin Hinzer en 2007.  Situé à l'Institut Nexus de technologies quantiques de l'Université d'Ottawa, le SUNLAB réunit des spécialistes de la physique, du génie, de la chimie et des matériaux dans un environnement interdisciplinaire et collaboratif.

Projet de recherche

Les convertisseurs de puissance photonique (CPP) sont des dispositifs photovoltaïques qui génèrent de l'énergie électrique à partir de la lumière laser dans les systèmes d'alimentation par la lumière. Les CPP à la fine pointe de la technologie contiennent de multiples jonctions pn semi-conductrices absorbantes qui sont empilées verticalement et connectées en série, ce qui permet d'adapter la tension de sortie du dispositif à l'application visée. Sous irradiation laser de haute intensité, la lumière est émise par les jonctions surproductrices et réabsorbée dans les jonctions limitantes dans un processus connu sous le nom de couplage luminescent. La personne sélectionnée étudiera le processus de couplage luminescent dans les CPP à jonctions multiples à l'aide de techniques expérimentales et numériques.

La personne sélectionnée effectuera des mesures expérimentales sous illumination laser à haute puissance pour caractériser le couplage luminescent entre les jonctions. Parallèlement, elle développera un modèle de substitution pour prédire le comportement du couplage luminescent à l'aide de méthodologies d'intelligence artificielle (IA). Le modèle de substitution s'appuiera sur les modèles existants développés au sein du SUNLAB. Ces modèles comprennent des méthodes de matrice de transfert développées en Python et des modèles de dérive-diffusion utilisant Synopsys Sentaurus TCAD. Après le développement et la validation du modèle d'IA de substitution par rapport aux données expérimentales, la personne sélectionnée utilisera le modèle pour générer un modèle optimisé de CCP à jonctions multiples pour un fonctionnement à 1550 nm dans des systèmes de transmission sans fil en espace libre avec des tensions de sortie de 3 à 5 V et des rendements de conversion de puissance élevés.

Le travail sera effectué dans l'installation de caractérisation photovoltaïque du SUNLAB, situé dans le Complexe de recherche avancée de l'Université d'Ottawa. La personne sélectionnée aura accès à de puissants ordinateurs. Elle acquerra une expérience pratique de la conception, de la simulation et de la caractérisation de dispositifs optoélectroniques.  Cette recherche constituera une partie de sa thèse de maîtrise ou de doctorat.

Admissibilité

Pour être considéré pour ce poste, la personne sélectionnée doit être en mesure d'être admise au programme de maîtrise ou de doctorat en génie électrique ou physique à l'Université d'Ottawa. 

Comment postuler

Envoyez votre CV et vos relevés de notes universitaires non officiels à sunlabadmin@uottawa.ca et khinzer@uottawa.ca.  Dans l'objet, indiquez "Nouveau poste au SUNLAB : Convertisseurs de puissance photonique - Étude du couplage luminescent". Seules les personnes retenues pour une entrevue seront contactées.

Le SUNLAB s’engage à offrir un milieu de travail diversifié et inclusif. Nos gens nous tiennent à cœur, tout comme l’équité en emploi. Nous promouvons une culture de respect, de collaboration et d’inclusion où l’esprit d’équipe, l’innovation et la créativité nourrissent notre quête d’excellence en recherche. Bien que toutes les candidatures soient les bienvenues, nous encourageons particulièrement les personnes autochtones, racialisées et handicapées ainsi que les femmes et les membres de la communauté LGBTIAQI2S+ à postuler. La création et le maintien d’un environnement de travail totalement accessible sont d’une importance capitale pour le SUNLAB. C’est pourquoi nous mettons tout en œuvre pour accommoder les personnes ayant besoin de mesures d’adaptation pendant le processus de recrutement, d’évaluation et de sélection.

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Nouvelles bourses d’études pour des membres du SUNLAB

Félicitations à Alison Clarke, Gavin Forcade et Erin Tonita qui ont reçu des bourses prestigieuses pour soutenir leur recherche.

Alison Clarke, candidate à la maîtrise en physique, a reçu une Bourse d'études supérieures du Canada au niveau de la maîtrise. L’objectif de ce programme de bourses est de “contribuer au développement des compétences en recherche et à la formation de personnel hautement qualifié en appuyant les étudiantes et étudiants qui ont un rendement élevé dans leurs études de premier cycle et au début de leurs études supérieures”. Alison est également lauréate de la King's Medal de l'université King's College, à Halifax. Cette distinction est décernée à l’étudiante ou l’étudiant qui s'est le mieux classé dans un programme de spécialisation en arts ou en sciences.

Gavin Forcade et Erin Tonita, qui étudient au programme de doctorat en physique, ont reçu une Bourse d'études supérieures du Canada - Suppléments pour études à l'étranger Michael-Smith. Ce programme de bourses veut “aider des étudiantes et étudiants canadiens de haut calibre aux cycles supérieurs à établir des liens et des réseaux internationaux en tirant profit d’occasions de recherche exceptionnelles dans des établissements étrangers.” Ce financement permet à Gavin et Erin d'effectuer des stages de six mois dans les installations du National Renewable Energy Laboratory à Golden, au Colorado. Les recherches de Gavin portent sur l'optimisation de la réutilisation des substrats pour les cellules photovoltaïques III-V. Erin conçoit, assemble et modélise des systèmes photovoltaïques verticaux à double face pour fonctionnement à haute latitude. Ceci lui permettra de mieux comprendre la déviation des modèles de facteur de forme et lancer de rayons dans des conditions nordique.

Références

Conseil de recherches en sciences naturelles et en génie du Canada (consulté le 27 octobre 2023). Programme de bourses d’études supérieures du Canada au niveau de la maîtrise. https://www.nserc-crsng.gc.ca/students-etudiants/pg-cs/cgsm-bescm_fra.asp

Conseil de recherches en sciences naturelles et en génie du Canada (consulté le 27 octobre 2023). Bourses d’études supérieures du Canada – Suppléments pour études à l’étranger Michael-Smith. https://www.nserc-crsng.gc.ca/students-etudiants/pg-cs/cgsforeignstudy-bescetudeetranger_fra.asp

“King’s Medal recipient balances volunteer work with academic success” (consulté le 27 octobre 2023). University of King’s College, Halifax. https://ukings.ca/news/kings-medal-recipient-balances-volunteer-work-with-academic-success-at-kings/ (en anglais).


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Nouvel article du SUNLAB: Nano Letters

Une initiative multidisciplinaire entre le SUNLAB, le Krich Lab et le Micro and Nano Systems Lab de l'Université d'Ottawa, Princeton University et Polytechnique Montréal a mené à une article récent dans Nano Letters, dont le premier auteur est le candidat au doctorat Mathieu Giroux. Ce manuscrit démontre le potentiel d'utilisation d'un résonateur nanomécanique au nitrure de silicium (SiN) comme élément de détection pour étudier le transfert de chaleur radiatif en champ proche.

Le transfert de chaleur radiatif en champ proche a démontré un grand potentiel théorique pour des applications telles que la conversion d'énergie et le contrôle du transfert de chaleur. Le transfert de chaleur radiatif en champ proche consiste en un couplage évanescent entre deux corps à des distances inférieures à la longueur d'onde, augmentant le transfert de chaleur radiatif au-delà des lois conventionnelles du rayonnement thermique. Malgré un grand nombre de travaux théoriques prometteurs, les progrès expérimentaux sur le sujet sont relativement rares en raison des difficultés liées à la précision de l'alignement à haute température. Les mesures de transfert de chaleur radiatif en champ proche reposent souvent sur des microdispositifs personnalisés qui peuvent être difficiles à reproduire après leur démonstration initiale. Cette étude explore le transfert de chaleur radiatif en champ proche en utilisant des résonateurs nanomécaniques à membrane SiN, un substrat largement disponible utilisé dans des applications telles que la microscopie électronique et l'optomécanique et sur lequel d'autres matériaux peuvent facilement être déposés.

Grâce à un système de positionnement à 5 axes de haute précision, un échantillon sphérique chauffé a été aligné à un résonateur SiN, ce qui a permis de mesurer le transfert de chaleur radiatif jusqu'à une distance minimale de 180 nm. Le transfert de chaleur radiatif en champ proche  est mesuré en suivant la fréquence de résonance mécanique de la membrane, très sensible à la température, lorsque la distance entre les deux surfaces diminue. La comparaison avec le modèle théorique montre qu'à une distance de 180 nm, le transfert de chaleur est fortement dominé par les résonances de polariton de surface sur une surface comparable aux expériences de surfaces parallèes utilisant des dispositifs microfabriqués personnalisés. Il en résulte un transfert de chaleur radiatif quasi-monochromatique, souhaitable dans la plupart des applications de transfert de chaleur radiatif en champ proche.

On s'attend à ce que la reproductibilité et la flexibilité de cette plateforme facilitent l'étude de nouveaux matériaux pour le transfert de chaleur radiatif en champ proche , tels que le graphène, les métaux en couches minces, les matériaux absorbants, les matériaux hyperboliques et les métamatériaux. Ces matériaux peuvent tous être facilement déposés sur des membranes en SiN. Le fait que les résonateurs nanomécaniques soient sensibles à la fois à la force et à la température offre également la possibilité d'étudier les corrections thermiques de l'effet Casimir.

Cliquez ici pour lire l’article (en anglais).

M. Giroux, M. Stephan, M. Brazeau, S. Molesky, A. W. Rodriguez, J. J. Krich, K. Hinzer, et R. St-Gelais, Measurement of near-field radiative heat transfer at deep sub-wavelength distances using nanomechanical resonators, Nano Lett. 23 (18), 8490-8497 (2023). DOI: 10.1021/acs.nanolett.3c02049

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De nouveaux visages au SUNLAB

Nous sommes ravis d’avoir accueilli de nouvelles étudiantes et nouveaux étudiants au SUNLAB ces derniers mois:

  • Idriss Amadou Ali, programme de doctorat en génie électrique

  • Milad Nouri Shirdar, programme de doctorat en génie civil

  • Jaskiran Kaur et Derrick Wu, programme de maîtrise en génie électrique

  • Alison Clarke, programme de maîtrise en physique

  • Nicholas Pulido and Astan Simaga, étudiant et étudiante d’été au baccalauréat

  • Victoria Jancowski, étudiante d’été au baccalauréat qui reste parmi nous cet automne

  • Elam Olame Mugabo, étudiant co-op au baccalauréat qui reste parmi nous cet automne

  • Trinity Berube et Andre Pundit qui travaillent à leur projet de 4e année en physique

  • Deux groupes qui travaillent à leur projet de 4e année en génie électrique

    • Eden Kindja Nehema, Jack Redmond, Rikki Romana, Hiruni Senarath

    • Johny Camara, Jonah Hamer-Wilson, Victoria Johnson, Andre Pundit, Matthew Yakubu

Bienvenue à toutes et tous!


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