Propriétés thermodynamiques des matériaux servant de source d’énergie verte

Abstract

Ce projet de recherche s'inscrit dans le cadre du développement de nouveaux matériaux thermoélectriques innovants visant à apporter des solutions efficaces pour la valorisation de l'énergie verte. Nous avons appliqué la méthode ab initio pour investiguer les caractéristiques structurales, électroniques, mécaniques, dynamiques, optiques, thermodynamiques et thermoélectriques de deux catégories d'alliages Heusler quaternaires, LiScNiZ (Z = Si, Ge, Sn) et CaRbNaZ (Z= Si and Ge) ainsi qu’une catégorie de type demi-Heusler, LiSrZ(Z=Sb,Bi). Ceci a été réalisé par la méthode FP-LAPW en s'appuyant sur les approches GGA-PBE et TB-mBJ. Les résultats de l’étude révèlent que pour les deux approximations, tous les matériaux sont identifiés comme des semi-conducteurs non magnétiques. Les propriétés élastiques confirment leur stabilité mécanique en soulignant leur nature fragile et leur comportement anisotrope. Les résultats des calculs de dispersion de phonons valident la stabilité dynamique et ceux de l’analyse thermodynamique attestent d'une stabilité maintenue sous des conditions thermiques et de pression élevée. Par ailleurs, l'analyse optique met en évidence des réponses significatives au sein du spectre visible et ultraviolet ouvrant la voie à des perspectives extrêmement prometteuses dans le domaine des technologies optoélectroniques. Enfin, les critères thermoélectriques cruciaux ont été systématiquement étudiés selon la méthode théorique du transport semi-local de Boltzmann. Les valeurs de facteur de mérite obtenues pour cette gamme de matériaux les jugent comme des candidats parfaitement appropriés pour des déploiements technologiques avancés.