Physique
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Item Synthèse, caractérisation microstructurale, et étude de durabilité dans le temps, d'une céramique de confinement de déchets radioactifs, de type murataite, pour une famille de dopants(Université M'Hamed Bougara Boumerdès : Faculté des Sciences, 2026) Maachou, Aicha; Blizak, Salah(Directeur de thèse)Le but de ce travail est de réussir la synthèse de céramiques de type murataite destinées au confinement des déchets radioactif et de quantifier leur caractéristiques physico-chimique, mécanique et nucléaire lorsqu'elles sont dopées et co-dopée avec des éléments alcalins et alcalino-terreux (Sr, Cs) simulant les produits de fissions présent dans ce type de déchets, puis déterminer leurs performances lorsqu'elles sont soumises à des irradiations Gamma et à des faisceaux de particules chargés en utilisant des protons de forte énergie. Ces irradiations simulent les dommages occasionnés dans les conditions de stockage. Des tests de lixiviation ont été réalisés sur ces matériaux avant et après irradiation pour étudier le processus d'altération dans des milieux aqueux. Les résultats montrent une amélioration de la teneur en phase muratite, après irradiation aux rayonnement gamma, pour la céramique non dopée alors qu'elle baisse en faveur d'autres phases présentes, pour les matériaux dopés et co-dopés. Après irradiation aux protons, la phase murataite reste majoritaire dans les céramiques sauf pour co-dopée. L'irradiation aux protons a eu un effet positif sur la dissolution du Sr, mais non sur celle du Cs et du CaItem Comparative study of degradation/regeneration related to boron-oxygen defects in p-type silicon-based solar cells with standard and perc structures(Université M'Hamed Bougara Boumerdès : Faculté des Sciences, 2026) Zentar, Imad yacine; Bouhafs, Djoudi(Directeur de thèse)Despite significant advancements in the efficiency of solar cells across diverse architectural designs, the photovoltaic (PV) community continues to face the challenge of sustaining peak performance throughout the operational lifetime of solar panels under real-world conditions. Defects that arise during crystal growth or become activated during solar cell operation contribute to issues such as lifetime degradation and performance instability. A notable degradation mechanism, light- and elevated temperature-induced degradation (LeTID), substantially diminishes the performance of solar cells in field conditions. Consequently, it is imperative to identify and develop industrial solutions that can effectively mitigate such degradation. This thesis aims to expand the current understanding of degradation mechanisms in commercial silicon solar cells, with a particular focus on developing strategies to mitigate LeTID prior to deployment in the field. The results of this study show that the extent of LeTID degradation is strongly influenced by the solar cell architecture. In particular, the relative efficiency loss caused by LeTID is estimated at about 6% for commercial Passivated Emitter and Rear Contact (PERC) cells made of p-type boron-doped silicon, while it is about 2.5% for multicrystalline silicon (mc-Si) cells, according to our experimental results. To address this issue, the thesis proposes a two-step mitigation approach involving two distinct treatment processes: one group of cells underwent pre-annealing, while another group was subjected to electrical injection annealing. Both methods were explored as potential solutions for mitigating LeTID in completed p-type Czochralski silicon (Cz-Si) PERC solar cells and mc-Si Al-BSF solar cells. The electrical injection annealing process, in particular, was shown to significantly reduce degradation, leading to a relative reduction in efficiency losses (?) by 1-3%.Item Etude de l'influence des conditions expérimentales d'élaboration des couches tampons Zn(O,S) et des couches fenêtres ZnO sur les performances des cellules solaires à base de Cu2ZnSnS4(Université M'Hamed Bougara Boumerdès : Faculté de Technologie, 2026) Bencherif, Amria; Bousbiat, Essaid(Directeur de thèse)Cette thèse porte sur le développement de couches tampons et des couches fenêtres écologiques et performantes pour les cellules solaires à base de Cu2ZnSnS4 (CZTS). Les matériaux étudiés comprennent le ZnO, le ZnS et le Zn(O,S), élaborés par électrodéposition suivie de traitements thermiques et de sulfuration contrôlée. Les films de ZnO présentent une structure wurtzite bien cristallisée, une forte transparence (~80 %) et une conduction de type n avec une mobilité élevée sont obtenues pour le film déposé pendant 45min. Les films Zn(O,S) élaborés montrent une morphologie homogène avec une bande interdite modulable (3.2-3.6 eV) et une excellente cristallinité. La substitution partielle des ions O2- par S2- dans Zn(O,S) modifie le gap optique et améliore la compatibilité avec l'absorbeur CZTS. Le ZnS pur, quant à lui, présente une bande interdite large (3.84 eV) et une transmittance élevée (~91 %). Les analyses morphologiques et chimiques indiquent des films denses, homogènes et stables. Les résultats confirment le potentiel des composites Zn(O,S) et ZnS comme alternatives non toxiques au CdS. L'électrodéposition permet un contrôle précis de l'épaisseur et de la morphologie des films. Les traitements thermiques et la sulfuration favorisent la formation de phases bien ordonnées et la cristallinité des couches. La simulation SCAPS-1D permettra d'évaluer l'impact des couches tampons et de couches fenêtres sur les performances des cellules CZTS. Cette approche intégrée expérimental-simulation ouvre la voie à des cellules solaires durables et performantes. Ces résultats contribuent à la conception de dispositifs photovoltaïques respectueux de l'environnementItem Modélisation et contrôle d’un système de piles à combustible et optimisation du système d’alimentation en oxygène et hydrogène(Université M'Hamed Bougara Boumerdès : Faculté des Sciences, 2026) Kabache, Sabah; Bousbiat, Essaid(Directeur de thèse)La longévité et l'efficacité de la PEMFC sont liées à la stabilité des pressions d’hydrogène (H?) et d’oxygène (O?). Les variations de ces pressions peuvent entraîner des contraintes mécaniques dommageables qui nuisent aux performances optimales des composants, comme la déformation, fissures et les fuites. Il est essentiel de contrôler la stabilité de ces pressions afin d’éviter une insuffisance des réactifs ou un gaspillage de H 2 ou O 2 . Les techniques de contrôle classiques, telles que le régulateur PID, peinent souvent à s’adapter aux variations dynamiques de charge. Cette thèse propose deux stratégies de contrôle avancées pour améliorer la stabilité de la pression. Il s'agit d'un contrôleur flou incrémental (IFLC) utilisant une échelle de fonction d’appartenance (7 × 7) et d'un régulateur PID optimisé par l’algorithme d’optimisation par essaim de particules (PSO) dans un environnement de simulation Matlab/Simulink. L’étude de cas a démontré que les régulateurs conventionnels dont les gains sont optimisés par l’algorithme PSO, en particulier ceux établis sur la logique floue incrémentale, ont montré une excellente robustesse en matière de stabilité de pression face aux variations de la demande d’énergie, sous différents indices de performance, notamment : ITAE est de 0,0165 et 0,0672 pour H?/O? successivement. Enfin, la meilleure stabilité a été vérifiée par le contrôleur flou incrémental, qui a permis un temps de réponse douce et une absence de dépassement, améliorant ainsi la stabilité des pressions, minimisant les pertes des combustibles et augmentant la durée de vie de la PACItem Etude numérique du comportement d’un nanofluide hybride dans un tube cylindrique(Université M'Hamed Bougara Boumerdès : Faculté des Sciences, 2025) Zeroual, Hamza; Benkhedda, Mohammed(Directeur de thèse)Cette thèse présente une étude numérique approfondie du transfert de chaleur par convection forcée et de la génération d'entropie dans un tube horizontal uniformément chauffé et rempli d'un milieu poreux, soumis à un champ magnétique transversal externe. Deux modèles avancés de nanofluides sont considérés : un nanofluide hybride binaire (Al 2 O 3 -TiO /Eau-EG) et un nanofluide hybride ternaire (Al 2 O 3 -TiO -CNT/Eau-EG). L'analyse se concentre sur l'influence du nombre de Darcy, du nombre de Hartmann et de l'orientation du champ magnétique sur la structure de l'écoulement, la distribution de la vitesse, le champ thermique ainsi que les mécanismes d'irréversibilités. Les résultats numériques montrent que le nanofluide hybride ternaire présente des performances thermo-hydrauliques supérieures par rapport au système binaire, principalement en raison de la contribution synergique des nanotubes de carbone. En outre, les caractéristiques du milieu poreux et l'intensité du champ magnétique jouent un rôle déterminant dans l'amélioration du transfert thermique et la minimisation de la génération d'entropie. Ces résultats offrent des perspectives utiles pour la conception de systèmes thermiques avancés destinés aux applications énergétiques et de refroidissement.Item Contribution to the study of the cavitation phenomenon in hydraulic systems(Université M'Hamed Bougara Boumerdès : Faculté des Sciences, 2025) Benghalia, Imane; Zamoum, Mohammed(Direceur de thèse)The objective of this study is to contribute to a better understanding of the cavitation phenomenon through hydraulic installations. The aim is to determine the characteristic physical and geometric parameters of cavitation. The numerical investigations are conducted through a converging-diverging nozzle of the Venturi type. We used the Computational Fluid Dynamics (CFD) calculation code with the cavitation model. The mixture model for the two-phase flow as well as the k-? SST turbulence model were adopted. We chose several types of fluids, namely; water,gaoil, benzene, and nanofluids. The numerical simulation was conducted with fixed inlet and outlet pressures. The numerical results are compared with experimental and numerical data from the previous works. The obtained results highlight the phenomenon of cavitation, the influence of physical and geometric parameters on the formation of the vapor phase in the flow. We particularly present an original result on the influence of a nanofluid flow through a venturi, with several volume fractions, on the formation of vapor. And consequently on the phenomenon of cavitationItem Study of the physical properties of thin films of Fe2O3 doped with copper and aluminum, prepared by spray pyrolysis(Université M'Hamed Bougara Boumerdès : Faculté des Sciences, 2025) Chibani, Aboubaker; Kendil, Djamel(Directeur de thèse)(In this work, pure ?-Fe 2 O hematite sheets doped with aluminum (Al) and copper (Cu) were prepared by sputtering method with moving nozzle SPMN at temperature (500°C) with concentration of 0.25 M. Chloride iron (FeCl3) was used as a source of iron oxide and aluminum chloride hexahydrate (AlCl336HO) and copper sulfate (CuSO42) were used as aluminum and copper sources, respectively. The diagnosis was aided by the following imaging techniques: X-ray diffraction (XRD), scanning electron microscopy (SEM), UV-Vis and FTIR spectroscopy . The X-ray diffraction spectra of all samples show a polycrystalline rhombohedral structure with a preferred orientation (110) and the absorption intensity ratios change with the doping ratios of aluminum (Al) and copper (Cu). The crystallite size values of pure and doped samples (Cu/Al ?-Fe2O) range between (33.01 -13.54 nm). UV-Vis spectroscopy was utilized to systematically examine the optical properties of 3Cu/Al-doped ?-Fe?O? samples. The analysis revealed a high optical transparency of approximately 95% across all samples, indicating minimal light absorption in the visible range. Furthermore, the optical band gap energies, calculated from the Tauc plots, were found to lie within the range of 2.14 to 2.70 eV. FTIR spectra showed the formation of iron(III) oxide crystals with the presence of Fe-O bond in most samples. Scanning electron microscopy (SEM) results showed that the surface of the pure and grafted substrates was completely covered with a homogeneous surface with few pores.)Item Contribution à l'étude de l'équation de schrodinger avec un potentiel complexe : cas particulier des potentiels PT-symétriques(Université M'Hamed Bougara Boumerdès : Faculté des Sciences, 2025) Rouabhi, Fatima-Zohra; Mezhoud, Reda(Directeur de thèse)L'étude des potentiels complexes en mécanique quantique est d'un grand intérêt du fait qu'ils entrent dans la description théorique de plusieurs phénomènes physiques. Une classe spéciale de ces potentiels, à savoir, les potentiels complexes PT-symétriques, présente une propriété très intéressante qui est la réalité du spectre d'énergie. Il a été conjecturé que cette propriété est une conséquence directe de l'invariance de ces potentiels sous l'application simultanée de l'opérateur de parité P et de l'opérateur de renversement du temps T. La présente thèse est consacrée à l'étude de l'équation de Schr?dinger pour ce type de potentiels. Dans ce cadre, nous avons développé une approche originale et e?cace de résolution basée sur l'intégration numérique de cette équation. Nous avons ainsi établi des critères de quanti?cation relatifs à ce type de potentiels, lesquels nous permettent de sélectionner les énergies et les états propres du système étudié. Ces critères ont été déterminés en considérant essentiellement la parité de la fonction d'onde. Cette approche a été testée sur cinq exemples de potentiels complexes PT-symétriques. Les quatre premiers exemples ont été choisis de manière que leurs spectres d'énergie soient déjà déterminés dans d'autres travaux. Ceci a?n de faire une comparaison permettant de véri?er l'e?cacité de notre méthode. Nous sommes ainsi parvenus à reproduire les valeurs d'énergie publiées dans d'autres travaux avec une erreur toujours meilleures que 1%. Dans le cinquième exemple, qui porte sur le potentiel de l'oscillateur anharmonique complexe PT-symétrique, nous avons appliqué une résolution approchée en utilisant la méthode variationnelle, d'une part, et la théorie des perturbations indépendantes du temps, d'autre part. Les résultats issus de ces deux méthodes approximatives sont été comparés à ceux obtenus en appliquant la méthode proposée dans ce travail. De même que pour les exemples tests, nos résultats ont été très satisfaisants dans ce cas aussi. A travers l'étude de ces cinq exemples, nous pouvons conclure à l'e?cacité de notre approche et de la valider pour qu'elle soit adaptée à tous les potentiels complexes PT-symétriquesItem The use of the hydrothermal technique in the development of nanomaterials for photocatalysis and solar cells(Université M'Hamed Bougara Boumerdès : Faculté des Sciences, 2025) Chabira, Fares; Toubane, Mahdia(Directeur de thèse)This study investigates the synthesis, characterization, and photocatalytic performance of zinc oxide (ZnO) and magnesium oxide (MgO) nanostructures synthesized using green and hydrothermal methods, with a focus on the influence of pH, doping, and the incorporation of plant extracts. ZnO nanorods (NRs) were synthesized at three different pH values, and X-ray diffraction (XRD) analysis confirmed the formation of high-purity hexagonal Wurtzite-type ZnO. Grain size increased with decreasing pH, and scanning electron microscopy (SEM) confirmed the nanorod morphology. Photocatalytic tests revealed excellent degradation rates of methylene blue (MB) and methyl orange (MO), which increased with the pH value. The degradation rates reached approximately 95% and 64%, respectively, after 30 minutes of UV irradiation. Further enhancement of ZnO NRs was achieved by adding eucalyptus leaf extract, resulting in improved photocatalytic performance, with 94.77% MB degradation after 90 minutes. SEM and transmission electron microscopy (TEM) analyses revealed rod-like structures for green-synthesized ZnO NRs, with XPS confirming the incorporation of biosynthetic impurities. In parallel, MgO nanostructures were synthesized through green methods and chemical doping. XRD analysis revealed a cubic crystal structure . SEM imaging showed a transformation in morphology from plate-like structures in pure MgO to quasi-spherical particles in the green-synthesized samples. Photocatalytic performance was robust, with over 85% dye degradation efficiency after three cycles, driven by hydroxyl radicals. Doping MgO with polyvinylpyrrolidone (PVP) improved colloidal stability and photocatalytic efficiency, However, excessive PVP (?2.5 g) hindered photocatalytic activity by blocking active sites. These results demonstrate the potential of both ZnO and MgO nanostructures for practical and sustainable photocatalytic applications, with green synthesis and doping strategies enhancing their performance and stabilityItem Etude et réalisation d’une hétérojonction Ti-TiO2-SnO2 pour application photovoltaïque(Université M'Hamed Bougara Boumerdès : Faculté des Sciences, 2025) Zalouk, Djedjiga; Belkaid, Mohammed Said(Directeur de thèse)Le travail proposé dans cette thèse consiste à optimiser les propriétés de TiO 2 pour des applications en cellules solaires à colorant. Cet objectif sera atteint en combinant pour cette photoanode, les deux objectifs spécifiques suivants: il s’agit dans la première fois de nanostructurer le TiO 2 afin d’augmenter le rapport surface/volume et donc d’augmenter la surface spécifique offrant ainsi au TiO 2 la meilleure réactivité. Pour cela, nous avons choisis la structure nanotubulaire (1D) qui se distingue des autres structures par sa bonne séparation spatiale des charges photogénérées, déplacement unidirectionnelle des charges, augmentant ainsi leur durée de vie et réduisant le taux de recombinaison, comparativement aux agrégats de nanoparticule. En deuxième lieu, il s’agit d’étendre la largeur spectrale de TiO 2 en adoptant une stratégie simple et non coûteuse. Pour cela nous avons choisi les traitements thermiques, une stratégie alternative qui permet non seulement d’améliorer la cristallinité et de réduire le nombre de défauts qui agissent comme centres de recombinaison, mais, aussi, de réduire la largeur de la bande interdite et d’étendre par la suite son spectre d’absorption. Il a été démontré dans ce travail que les traitements thermiques est une autre stratégie alternative qui améliore considérablement la photo activité des TiO 2 nanotubes. En effet la présence de la phase mixte Ti-anatase-rutile dans les nanotubes oxydé à la température de 600°C a un effet synergie manifesté par la réduction du gap optique (2.59 eV) et une réflexion optique d’environ 7%, ce qui nous permis de considérer cette électrode comme photoanode qu’on peut recommander pour les cellules solaires à colorant. En deuxième lieu, nous avons réalisé des cellules solaires à colorant de type hybride à base de TiO 2 nanostructuré, préparée à partir d’une colle colloïdale commerciale de TiO 2 , diluée à l’aide d’un solvant organique formant ainsi une couche poreuse. La structure de cette cellule est de type : (verre FTO/TiO 2 dense/TiO 2 poreux/colorant/Spiro-OMeTAD/Ag). Nous avons choisi trois colorants : le D102 servant comme référence, le D149 et le Dj118. Ces cellules sont réalisées au niveau du laboratoire XLIM de l’université de Limoges à l’aide d’un protocole expérimental d’élaboration des DSSC. Les rendements obtenus sont comparable à ceux de la littérature avoisinant les 4 % pour le colorant D102 contre 2% et 1,61 % pour les deux autres colorants. L’ensemble des résultats obtenus nous paraissent prometteur, dans ce champ nouvellement exploré des ss-DSSC