Ce travail présente une approche de prédiction de l’initiation de l’endommagement en fatigue au sein d’un matériau composite à renfort tissé comportant un défaut artificiel entre ses couches. Une technique de surveillance qui est l’émission acoustique est utilisée afin d’enregistrer l’historique de l’endommagement que subit le matériau durant l’essai. L’exploitation des données de l’émission acoustique va permettre de générer des courbes de fatigue et d’établir un modèle de prédiction du début de l’endommagement autour du défaut. Le mémoire va présenter dans son premier chapitre une vue globale sur les motivations et objectifs ainsi que les défis soulevés par ce projet de recherche. On y expose aussi l’importance d’avoir un modèle de prédiction de l’initiation en fatigue de l’endommagement globalement et de la délamination plus particulièrement au sein d’un composite ayant un défaut artificiel. Le deuxième et le troisième chapitre constituent l’état de l’art du sujet contenant les outils et informations utiles pour l’établissement de l’approche de prédiction. Le deuxième chapitre contient des notions sur les modes d’endommagement en fatigue des composites tissés et sur la mécanique de la rupture ainsi que les résultats des travaux de modélisation numérique par Ansys APDL. L’émission acoustique (EA) est mise en avant dans le troisième chapitre comme étant une technique de surveillance de l’état de santé des structures en fonctionnement. Les différents aspects de l’émission acoustique y seront détaillés. D’abord, les notions préliminaires de propagation des ondes de Lamb dans les plaques composites minces seront traitées suivies des méthodes de traitement des données EA pour la séparation entre les mécanismes de rupture. Ensuite, un paragraphe sera consacré pour la localisation des sources d’endommagement générant des ondes d’émission acoustique. Les résultats et la méthodologie utilisée pour la génération des courbes de dispersion du matériau testé seront décrits aussi dans le troisième chapitre. Les résultats des essais mécaniques réalisés, l’établissement des courbes de durée de vie en fatigue et d’initiation de l’endommagement par émission acoustique et la méthode de filtrage de données EA proposée, seront présentés sous forme d’un article scientifique dans le quatrième chapitre. Le choix des capteurs EA ainsi que les différents essais de calibration du dispositif feront l’objet du cinquième chapitre.

L'hélium solide métastable est un candidat possible pour la supersolidité. Notre équipe a démontré en 2011 qu'on pouvait obtenir de l'hélium solide métastable à des pressions inférieures à la pression de fusion à l'aide d'une onde acoustique focalisée. Cependant, une instabilité inattendue apparaît lorsque la pression locale du crystal atteint 21 bar c'est à dire 4 bar sous la pression de fusion. J'ai donc commencé ma thèse en étudiant le temps d'apparition de l'instabilité, et j'ai confirmé qu'elle apparaît toujours dans des phases de décompression de l'onde sonore, c'est à dire à une pression inférieure à la pression de fusion. Ensuite, j'ai étudié la limite de cavitation de l'hélium superfluide à pression négative. En utilisant une méthode interférométrique développée par mon prédécesseur Fabien Souris, j'ai mesuré directement la densité de cavitation de l'hélium superfluide métastable. J'ai trouvé que, à 1 K, l'hélium superfluide cavite lorsque sa densité locale a diminué de 8.4%. En utilisant une équation d'état bien établie théoriquement, on peut convertir ce résultat en pression de cavitation pour le comparer avec ceux obtenus par d'autres groupes. À ma grande surprise, mon résultat n'est pas compatible avec ces derniers. Cette incompatibilité soulève des questions intéressantes quant à la possibilité de nucléation de la bulle sur des vortex quantifiés. Enfin, j'ai étudié la dynamique de la bulle d'hélium déclenchée par la cavitation. En analysant l'équation du mouvement de la bulle et le transfert de chaleur correspondant, j'ai expliqué avec succès pourquoi la durée de vie de la bulle a une transition dramatique quand l'hélium passe de liquide normal à superfluide. / Metastable solid helium is a possible candidate for supersolidity. In 2011, our group has demonstrated that we could obtain the metastable solid helium at pressures below the melting pressure using a focused acoustic wave. However, an unexpected instability occurs when the local pressure of the crystal reaches 21 bar which is 4 bar below the melting pressure. So I started my thesis by studying the appearance time of the instability, and I confirmed that it always appears at the low pressure swing of the acoustic wave. Then, I studied the cavitation limit of superfluid helium at negative pressure. Using an interferometric method developed by my predecessor Fabien Souris, I directly measured the cavitation density of metastable superfluid helium. I found that at 1 K, superfluid helium cavitates when its local density is lowered by 8.4%. Using a theoretically well-established equation of state, this result can be converted to a cavitation pressure in order to compare our results with those obtained by others groups. To my surprise, my result is not consistent with the others'. This incompatibility raises interesting questions about the possibility of nucleation of the bubble on quantified vortices. Finally, I studied the dynamics of the helium bubble triggered by cavitation. By analyzing the equation of motion of bubble and the corresponding heat transfer, I have successfully explained why the bubble's lifetime has a dramatic transition as the helium passes from normal liquid to superfluid.

Des simulations de dynamique moléculaire sont utilisées pour étudier le rôle sur le ralentissement de la dynamique dans certaines dispersions colloïdales des caractéristiques des potentiels d’interaction à courte portée entre solutés. La variation avec les paramètres physiques du coefficient de diffusion utilisé comme indicateur du ralentissement de la dynamique est comparée avec celle du temps de vie des paires afin de tester l’interprétation généralement avancée de la gélification par la formation de liaisons à longue durée de vie entre les colloïdes. Deux modèles simples ont d’abord été considérés : un potentiel standard constitué d’une répulsion et d’une attraction à courte portée et un potentiel avec une barrière répulsive après le premier puits. Pour les modèles standard, sans barrière, un comportement universel de la dynamique, déterminé par le second coefficient du viriel a été montré. Ceci est observé aussi bien sur la diffusivité que sur la durée de vie des paires de particules, à condition qu’une définition commune de la distance de liaison soit prise lors de la comparaison des différents potentiels. En présence de barrière, la diffusivité dépend également d’autres caractéristiques de l’interaction comme le rapport des amplitudes du puits et de la barrière. L’effet de celle-ci renforce à la fois le piégeage dans le puits et l’effet stérique à une distance supérieure au diamètre du coeur. En doublant sa hauteur, la durée de vie augmente presque par un ordre de grandeur. Dans tous les cas, la durée de vie des liaisons dépend peu de la densité, contrairement au coefficient de diffusion. Ce comportement différent du temps de vie des liaisons et de la diffusivité montre les limites d’une interprétation littérale du ralentissement de la dynamique à faible ou moyenne densité, en terme de liaison de paires à longue durée de vie entre les particules. Les prédictions tirées de ces potentiels génériques ont ensuite été testées sur des potentiels effectifs calculés à partir des équations intégrales pour des mélanges binaires dissymétriques. La complexité du comportement dynamique résultant du caractère oscillatoire du potentiel est alors illustrée notamment par le comportement du nombre de paires en fonction de l’intervalle de "liaison" considéré. Le rôle au niveau de la dynamique d’interactions résiduelles a ensuite été étudié à partir du potentiel de Yukawa attractif, souvent utilisé pour modéliser une force attractive de courte portée résultant des recouvrements des couches superficielles des solutés, et du potentiel de Yukawa répulsif, pouvant correspondre à des interactions coulombiennes à très courte longueur d’écran. Nous avons alors montré l’impact important de ces interactions sur les lignes de transitions de non-ergodicité. L’analyse des situations où le ralentissement de la dynamique concerne les deux composants du mélange, avec les développements méthodologiques requis, est finalement soulignée comme une voie possible de poursuite de ce travail. / Molecular dynamics simulations are used to investigate the role on the slowing down of the dynamics in certain colloidal dispersions of some characteristics of the short-range interaction potentials between the solutes. The variation with the physical parameters of the diffusion coefficient used as an indicator of the slowing down of the dynamics is compared with that of the bond lifetime of particle pairs in order to test the usual interpretation of gelation by par the formation of long-lived bonds between the colloidal particles. Two simple models were first considered: a standard potential with a repulsive part and a short-range attraction, and a model with a repulsive barrier after the well. For standard models, without barrier, a universal behaviour of the dynamics, governed by the second virial coefficient has been shown. This has been observed both for the diffusivity and the bond lifetime of particle pairs, provided that a common definition of the bonding length is used when comparing different potentials. In the presence of barriers, the diffusivity depends also on other characteristics of the interaction, such as the ratio of the well and barrier amplitudes. The effect of the barrier reinforces both the bonding in the well and the steric effect at a separation larger than the core diameter. Doubling its height increases the lifetime almost by an order of magnitude. In all cases the bond lifetime depends weakly on density in contrast with the diffusion coefficient. This different behaviours of diffusivity and bond lifetime shows the limits of a literal interpretation of the slowing down of the dynamics by the formation of long-lived bonds between particle pairs. The predictions relative to these generic potentials were next tested on the effective potentials computed from the integral equations for asymmetric binary mixtures. The complexity of the dynamics arising from the oscillatory nature of the potential is then illustrated by the behaviour of the number of pairs, depending on the bonding range being considered. The influence on the dynamics of residual interactions was next investigated from the attractive Yukawa potential, often used to model an attractive interaction arising from the overlap of the surface layers of the solutes potential and the repulsive Yukawa one, possibly modelling Coulomb interactions with very short screening length. We so showed the importance of such residual interactions on the non-ergodicity transition lines. The analysis of the situations in which the slowing down of the dynamics involves both components of the mixture, with the required methodological developments, is finally pointed out as a possible continuation of this work.

Les conditions de fonctionnement rencontrées dans la problématique de nouvelles générations d'alternateurs automobiles avec des chargements variables et un environnement mécanique complexe déformable ont un effet non négligeable sur le comportement mécanique du roulement et par conséquent sur sa durée de vie. Il est proposé dans ce travail une approche permettant de prendre en compte ces paramètres dans l'estimation de la durée de vie des roulements. La répartition des efforts obtenue des considérations statiques sont utilisés dans un modèle dynamique simplifié permettant de déterminer de l'état de contrainte au cours du temps dû au passage de billes sur la piste de roulement. L'approche multi-échelle de Dang Van couplée à une loi de cumul d'endommagement a permis de déterminer le nombre de cycles avant l'apparition des premiers signes de fatigue. La dernière phase du travail concerne l'aspect expérimental qui a montré que le phénomène de fatigue n'est pas la seule cause de dégradation des roulements montés dans les alternateurs automobiles. / The operating conditions encountered in the new generations of automotive alternators with variable loads and a deformable complex mechanical environment have a significant effect on the mechanical behavior of the bearing and hence its fatigue lifetime. An approach that takes into account these parameters in the ball bearing fatigue lifetime has been proposed in this work. The load distribution obtained from static considerations are used in a simplified dynamic model in order to determine the time-dependent stress state due to ball rolling on the raceway. The Dang Van multiscale approach coupled with a damage law was applied to determine the number of cycles before the apparition of the first signs of fatigue. The last phase of work involves the experimental aspect that shows that the fatigue phenomenon is not the only cause of degradation of bearings mounted in automotive alternators.

La mise en place d'un programme de tests accélérés (AT) est accompagnée de plusieurs préoccupations et incertitudes quant à l'estimation de la fiabilité qui peut causer un écart par rapport au service réel. Cette thèse vise à présenter les outils nécessaires et auxiliaires antérieurs aux tests, ainsi qu'à proposer des approches techniques et des analyses pour la mise en oeuvre de tests accélérés pour l'estimation de la fiabilité, la cornparaison de produits, l'identification des modes de défaillances critiques ainsi que la vérification de l'amélioration de la fiabilité (après modification de la conception). Tout programme de tests accélérés doit faire l'objet d'une investigation économique, de même que la similitude entre tests et modes de défaillances doit être vérifiée. L'existence de variables aléatoires dans le service en utilisant le profil et le temps de défaillance dans les tests accélérés sont les causes de l'incertitude pour estimer la fiabilité qui doit être résolu numériquement. La plupart des programmes de tests de dégradation accélérés ont été mis en oeuvre à des fins qualitatives et d'analyse de comparaison, de sorte que le concept de tests de dégradation accélérés doivent être étendus et généralisés au cas de produits sujets à de multiples modes de défaillance, avec ou sans modes de défaillance dépendants. Si des échantillons, neufs ou usagés, d'un produit sont disponibles; la méthode de vieillissement partielle est proposée afin de diminuer considérablement le temps de test.

Ce mémoire est consacré à l’étude du comportement des bétons projetés en condition de mouvement libre et restreint. Il traite de la problématique de fissuration des bétons de réparation et globalement, s’attaque à la durée de vie des ouvrages en béton. Les bétons de réparation développent d’importantes contraintes de traction internes lorsqu’ils sont soumis à des sollicitations hydriques de séchage. Si aucune attention n’y est portée, cet accroissement de contraintes internes peut mener à la fissuration de l’élément. C’est pour évaluer le potentiel de fissuration des bétons projetés que ce projet propose une adaptation de la méthode d’essai de l’anneau de retrait restreint AASHTO PP34-99. En premier lieu, le mémoire aborde l’état des connaissances actuelles nécessaires à la compréhension de cette étude. Il est question des principaux phénomènes à l’origine des changements volumétriques et de la méthode d’essai utilisée. Ensuite, une étude d’adaptation et de validation de l’essai est présentée, suivie de l’évaluation de plusieurs leviers influant sur le bilan des déformations des bétons projetés. Finalement, par des simulations de réparation en laboratoire, on tente de confirmer le rôle essentiel de certains paramètres de conception des mélanges. / This project was carried out at Laval University and aim to measure volume changes in shotcrete. Premature repair work deterioration has become a major focus in the last two decades. This study was undertaken to ensure an improvement in the shotcrete repair work in order to avoid the most common concrete pathology, cracking. The performance of a repaired concrete structure, and thus its service life, depends on the quality of the composite (the repair material) and the existing substrate. When subjected to drying, the restrained composite undergoes significant internal stress increase that couldin many casesleads to the development of tensile cracks. This study validates the use of the restrained ring test AASHTO PP34-99 to evaluate the sensitivity to cracking of shotcrete repair materials. The document is divided into several sections. In the first place, an introduction of the volume changes in concrete brings the basic language and knowledge necessary to understand this study. Secondly, there is a discussion on the proposed modified method (and its validation) used to produce reliable test results. Following this, many concrete mixtures are tested in order to evaluate the major factors affecting crack sensitivity of shotcrete materials where half of them are tested in a so-called real repair work.

Le béton projeté est un procédé versatile de mise-en-place particulièrement adapté aux besoins de l’industrie moderne de la construction. Quand le béton projeté est spécifié pour des travaux de construction ou de réparation, le matériau doit souvent rencontrer les exigences en termes de résistance en compression, d’absorption après ébullition ou de pénétrabilité aux ions chlorures. Quoique relativement rapides et peu coûteux, ces essais ne permettent pas d’évaluer la durée de vie du matériau, ni de tenir compte des conditions d’exposition environnementales. Cette situation est problématique pour les fournisseurs et utilisateurs de béton projeté qui œuvrent à améliorer la qualité des mélanges. Il existe peu d’information traitant de l’influence du mélange initial et des paramètres de projection sur la durabilité du béton projeté. Ce projet de recherche vise à continuer l’étude des propriétés de transport du béton projeté afin de modéliser la réponse du matériau aux espèces ioniques en milieu agressif. / Shotcrete is a versatile placement process particularly well adapted to the needs of the modern construction industry. When shotcrete is specified for construction or repair work, the material must oftentimes meet a required compressive strength, boiled water absorption or chloride ion penetrability. Although relatively swift and cost-efficient, these tests do not provide an exact assessment of the potential service life provided by the mixture and do not consider the environmental exposure conditions affecting the concrete. This brings sizeable challenges to shotcrete mixture designers attempting to improve the quality of their mixtures. There is currently little information on the influence of the initial mixture design and the shooting parameters on shotcrete durability. This research project aims to continue the study of the transport properties of shotcrete to model the ingress of ionic species into the material in an aggressive environment.

La notion d’obsolescence met en jeu notre rapport aux objets et à l’action, nos représentations de l’histoire et du temps. Elle questionne le devenir des techniques, la négativité à l’œuvre dans l’histoire des pratiques. C’est une notion controversée, dont les enjeux sociaux, économiques et écologiques font débat. La controverse actuelle, focalisée sur la notion d’ «obsolescence programmée», tend cependant à réduire l’obsolescence à une pratique dissimulée, sur la base de discours postulant toute sorte de déterminismes historiques. Cette thèse propose d’élargir la réflexion à l’ensemble des produits éphémères et des notions qui les désignent, afin d’étudier l’histoire de leur mise en marché et en discours. Par une enquête historique et philosophique, on montre que la réduction de la durée de vie des objets est depuis deux siècles une pratique courante qui a fait l’objet de théorisations publiques, tantôt critiques, tantôt apologétiques, en Europe et aux États-Unis. L’obsolescence, mise en récit, est traitée tantôt comme une conséquence de l’activité humaine, tantôt comme une loi de l’économie, de la nature ou de l’histoire. Critiquant cette approche, comme celle qui réduit l’obsolescence à un vice caché, cette thèse étudie des objets officiellement conçus, vendus et achetés pour leur durée de vie limitée — les produits jetables — et montre comment la jetabilité a été construite comme une propriété distinctive et valorisante de produits fort divers, et fort utilisés. À partir du cas du gobelet jetable, on analyse la réduction de la durée de vie des objets comme limitation de leur présence au monde, occultation de leur réalité économique, matérielle et environnementale. / The notion of obsolescence adresses our relationship with objects and human action, our representations of history and time. It challenges technological and social change. It is a controversial topic, raising environmental, economic and social issues.However, focused as it is in France on the notion of "programmed obsolescence”, the current controversy tends to confine the debate to concealed practices, on the basis of considerations conveying a deterministic view of history. This dissertation broadens the scope of reflection and discusses all commercial short-lived products and all the notions used to qualify them. Since they have been on the market for two centuries, we argue on the basis of a historical and philosophical inquiry that shortening the lifespan of objects has been a common and open practice in Europe and the United States. Throughout the XIXth and XXth centuries, obsolescence has been theorized, criticized or promoted publicly in various narratives, which often define it as an effect of human activity, or uses it as a law of economics, nature or history. In order to criticize these approaches and reinforce the demonstration that commercializing obsolescent products has been a public and accepted practice, this dissertation examines the case of objects publicly designed with a limited lifespan : disposable products. We argue that disposability has been constructed as a distinctive and positive feature of a wide range of various products. Through the case study of disposable cups, we ultimately consider some pathways for further research on the shortened lifespan of objects, as devices used to conceal their own social, material and environmental reality.

Les cellules à hétérojonctions de silicium (HET-Si) sont basées sur un substrat de silicium cristallin (c-Si) dopé n (p), une couche très fine de passivation (en général du silicium amorphe (a-Si:H) non dopé), et une couche d’une dizaine de nanomètres de silicium amorphe dopé p (n). Ces cellules atteignent aujourd’hui des rendements de l’ordre de 26% (record de 26,6% par l’entreprise Kaneka en 2017). Un des axes importants de recherche sur les cellules HET-Si porte sur l’étude de l’interface c-Si/a-Si:H qui est un élément clé dans le rendement des cellules. Ce rendement dépend en particulier de la présence d’états recombinants à l’interface c-Si/a-Si:H. Nous nous sommes donc tout particulièrement intéressés aux défauts d’interface en développant un calcul basé sur le modèle du réservoir de défauts (Defect-Pool Model ou DPM) dans le silicium amorphe et en corrélant nos résultats de modélisation avec des résultats expérimentaux de mesure de durée de vie. Afin de déterminer les caractéristiques de l’interface c-Si/a-Si:H, nous avons procédé comme suit : (1) Calcul de la densité d’états (DOS) volumique dans les couches de a-Si:H (dopé et non dopé), en nous appuyant sur le DPM. Dans ce modèle, la DOS varie en fonction notamment de la position du niveau de Fermi par rapport au bord de bande. La courbure des bandes de la jonction a-Si:H/c-Si implique ainsi une variation spatiale de la DOS dans le a-Si:H. (2) Calcul de la DOS surfacique à l'interface par projection des états volumiques présents à l’interface dans le a-Si:H. (3) Calcul des taux de recombinaison puis de la durée de vie effective sur des structures symétriques a-Si:H/c-Si/a-Si:H et comparaison avec des résultats expérimentaux. Nous avons ainsi pu étudier l’impact des paramètres matériaux du a-Si:H sur la durée de vie effective des porteurs minoritaires. L’évolution de la durée de vie avec les paramètres du a-Si:H est parfois contre-intuitive car deux phénomènes de passivation liés à la position du niveau de Fermi à l’interface s’opposent : passivation par la diminution de la densité d’états à l’interface et passivation par effet de champ. Le seul calcul de la DOS à l’interface ne suffit pas toujours à expliquer les variations de durées de vie, un calcul complet sous lumière est nécessaire. Nous avons montré que l’impact de certains paramètres du DPM peut-être grand sur la DOS mais faible sur la durée de vie effective à cause de cette compensation entre les phénomènes de passivation. Nous avons également étudié des structures correspondant aux faces avant : (p)a-Si:H/(i)a-Si:H/(n)c-Si(PIn) et arrière : (n)a-Si:H/(i)a-Si:H/(n)c-Si(NIn) des cellules HET-Si. Nos simulations permettent de montrer que les interfaces NIn sont moins critiques en terme de recombinaisons que les interfaces de type PIn. Nous montrons que la recombinaison aux interfaces PIn est dominée par la capture des électrons par les liaisons brisées de silicium chargées positivement. Nous montrons également que l’énergie d’Urbach est un paramètre qui joue de manière importante dans le calcul de la durée de vie effective et que l’utilisation de valeurs fixes de cette énergie d’Urbach dans la couche de passivation ne permet pas de reproduire les tendances expérimentales dans les structures avec des interfaces PIn. Nous proposons un modèle de variation de l’énergie d’Urbach avec l’épaisseur de la couche de passivation, qui permet de reproduire les tendances expérimentales pour les faibles épaisseurs de la couche de passivation mais qui demande à être complété pour de plus grandes épaisseurs. / Silicon heterojunction (Si- HET) solar cells are based on an n-doped (p-doped) crystalline silicon (c-Si) substrate, a very thin (a few nanometers) passivation layer of undoped hydrogenated amorphous silicon (a-Si:H) and a layer of p-doped (n-doped) a-Si:H, approximately 10 nanometer- thick. These cells currently lead the performance of silicon solar cells with conversion efficiencies in the order of 26% (with a record of 26.6% being achieved by the Kaneka company in 2017). One of the major focal points of research in Si- HET cells is the study of the c-Si/a-Si:H interface, which is a key factor in the cells' efficiency. In particular, this efficiency is strongly dependent on the recombination states at the interface between c-Si and a-Si:H. We therefore focused on developing a model of recombination through interface defects, which were evaluated based on the Defect-Pool Model (DPM) in a-Si:H. We calculated the effective lifetime vs excess carrier density curves and their dependence on the undoped a-Si:H passivation layer thickness and compared them to experimental results.In order to determine the characteristics of the c-Si/a-Si:H interface, we proceeded as follows: (1) Calculation of the volumic density of states (DOS) in a-Si:H layers (doped and undoped) using the DPM. In this model, the DOS varies as a function of the position of the Fermi level in relation to the band edge. The band bending at the a-Si:H/c-Si interface thus implies a spatial variation of the DOS in a-Si:H. (2) Calculation of the surface DOS at the interface by projection from the volumic states present in a-Si:H at the interface. (3) Calculation of the recombination rates and of the effective lifetime curves for symmetrical a-Si:H/c-Si/a-Si:H structures and comparison with experimental results. Thus we were able to study the impact of material parameters of a-Si:H on the effective lifetime curves. The change in lifetime as a function of a-Si:H parameters is sometimes counter-intuitive because two passivation mechanisms, namely passivation by field-effect or by the reduction of the DOS at the a-Si:H/c-Si interface, have opposed behavior in relation to the position of the Fermi level at the interface. A simple calculation of the DOS at the interface is not, therefore, sufficient to explain variations in lifetime, and a complete calculation of effective lifetime under illumination is required and has been performed. We demonstrate that the impact of certain DPM parameters may have a significant effect on the DOS but only a minor effect on the effective lifetime due to the compensation by the field-effect passivation. Moreover we have studied both types of silicon heterojunctions, (p)a-Si:H/(i)a-Si:H/(n)c-Si(PIn), and (n)a-Si:H/(i)a-Si:H/(n)c-Si(NIn) that are used as front emitter and back surface field junctions, respectively, in double-side contacted silicon Si-HET solar cells. Our simulations allowed us to emphasize that NIn interfaces are less critical in terms of recombination than PIn interfaces. We demonstrate that recombination at PIn interfaces is dominated by the capture of electrons by positively charged silicon dangling bonds. We further show that the Urbach energy is the major a-Si:H parameter that determines the effective lifetime in Si-HET solar cells and that the use of fixed values for this Urbach energy in the passivation layer whatever the layer thickness does not permit the experimental trends of PIn interfaces to be reproduced. Instead, we propose a model featuring that the Urbach energy decreases with the thickness of the passivation layer, which does allow experimental trends to be reproduced for very thin passivation layers (< 10 nm), but which requires further elaboration for larger thicknesses, for instance with a combined bandgap variation.

Le variateur de vitesse est l’un des convertisseurs de puissance le plus utilisé en industrie ; il alimente les pompes, les ventilateurs, les convoyeurs, les ascenseurs …etc. Dans ces systèmes de conversion, les modules de puissance intégrants des composants IGBT représentent la partie cœur de conversion de l’énergie électrique AC/AC. En fonctionnement, ils sont sujets à des conditions fonctionnelles et environnementales sévères (cycles de température, humidité, vibrations …etc.). En raison de la puissance dissipée au niveau de leurs composants (IGBTs et diodes), le module subit des déformations d’origine thermomécanique, qui s’accumulent au fil du temps en limitant sa durée de vie et en impactant sur sa fiabilité. Dès lors, les industriels se trouvent non seulement face au développement des composants robustes et fiables, mais surtout être capable à élaborer des outils permettant la programmation des phases de maintenance. Dans cette thématique s’inscrivent les travaux de cette thèse. Durant laquelle nous essayons de répondre à ce besoin, en proposant une méthodologie de prédiction de durée de vie restante d’un module de puissance intégré au sein d’un variateur de vitesse de 15kW. En effet, nous développons un modèle de durée de vie restante nécessitant une modélisation électrothermique du système, un algorithme de comptage de cycles de température appelé le Rainflow et une loi de durée de vie obtenue à partir des tests de vieillissement. Le paramètre de durée de vie est ensuite calculé en appliquant la règle de Miner. Enfin nous proposons des stratégies de prise en compte de l’effet de dégradation pour ce modèle. / The motor drive is one of the most used power converters in industry; it drives pumps, fans, conveyers, elevators …etc. In this conversion systems, power modules integrating IGBT devices represent the core part in the AC/AC electrical energy conversion. During operation, they are subjected to severe functional and environmental conditions (temperature cycles, humidity, vibrations …etc.). Due to the dissipated power at the level of their devices (IGBTs and diodes), the module undergoes deformations of a thermomechanical origin, which accumulate over time limiting its lifetime and impacting on its reliability. Therefore, manufacturers are not faced only with the development of robust and reliable components, but above all they need to be able to develop tools for maintenance phases scheduling. In this scope, the thesis work is focused. During it, we try to bring a solution to this need, so we propose a remaining lifetime prediction methodology for an integrated power module inside a 15kW motor drive.Therefore, we develop a remaining lifetime model that requires an electrothermal modeling of the system, a temperature cycles counting algorithm called by the Rainflow and a lifetime law obtained from the aging tests. The lifetime parameter is then calculated by applying the Miner’s rule. Finally, we propose strategies to take into account the degradation effect on this model.