Publié le 26.11.2021

Lauréat du trophée Étoiles de l'Europe 2021

Un pas important vers l'électronique de puissance à base de diamant

Le projet GreenDiamond visait à élaborer un convertisseur de puissance électrique intégrant des composants semi-conducteurs en diamant afin de réduire les pertes d’énergie liées à la conversion de courant continu en courant alternatif. Si le consortium n’est pas parvenu à mettre au point un tel démonstrateur, les résultats obtenus ouvrent la voie vers l'élaboration de systèmes électroniques plus efficaces.

Présentation du projet

D’ici 2030, on estime que 80% de l’énergie électrique passera par au moins un convertisseur de puissance, entre la centrale de production et l’utilisateur final. Avec le développement croissant des énergies solaires et éoliennes, qui devrait s'accompagner d’une multiplication des petites sources d’électricité à l’échelle du territoire européen, les convertisseurs de puissance sont amenés à devenir des éléments clés des futurs réseaux de transport d’électricité.

Réduire les pertes d’énergies au niveau de ces dispositifs à partir d'innovations améliorant leur efficacité ou réduisant leur consommation électrique constitue dès lors un enjeu important. S'inscrivant dans cette perspective, le projet GreenDiamond s’est plus particulièrement fixé comme objectif de fabriquer un convertisseur de courant continu en courant alternatif haute tension à partir de transistors en diamant de synthèse.

Pour tenter de relever ce défi, le projet a rassemblé 10 organismes de recherche académiques et 4 acteurs industriels originaires de 6 pays européens. Cette collaboration a permis de réunir un large éventail de compétences et de savoir-faire autour de la conception de dispositifs électroniques, de la synthèse de diamants, de l’encapsulation de composants semi-conducteurs et de l’utilisation finale du convertisseur de puissance.

Les travaux de GreenDiamond ont donné lieu à une quarantaine de publications scientifiques dans des revues internationales à comité de lecture dont la quasi-totalité restent librement accessibles. Les résultats ont également été présentés dans deux conférences internationales organisées par le consortium à Varsovie en 2016 puis à Bruxelles en 2020. Le projet a en outre abouti à la création de la startup DiamFab, première société au monde fournissant du diamant à façon pour réaliser des composants électroniques de puissance.

75%de réduction des pertes d'énergie

Bien que l’élaboration d’un convertisseur de puissance à base de diamant n’a pu être réalisée à l’issue du projet, ses objectifs initiaux ont été atteints à 80%. Par ailleurs, les points de blocage encore non résolus ont pu être identifiés par les membres du consortium. L’effort en matière de R&D pour arriver à un prototype fonctionnel a également été estimé avec précision dans la perspective de préparer la suite de ce programme de recherche.

A terme, les innovations résultant du projet GreenDiamond devraient contribuer à augmenter l'efficacité des convertisseurs de puissance d'un facteur 4 entraînant une réduction de 75 % des pertes d’énergie par rapport aux convertisseurs actuels reposant sur l’utilisation de silicium.

GreenDiamond a posé les jalons indispensables au développement de convertisseurs de puissance électrique intégrant des transistors en diamant. Le travail accompli durant le projet constitue une étape importante vers la réalisation de convertisseurs électriques plus vertueux dans le but de faciliter le déploiement des énergies renouvelables.

 

Infos clés

  • Budget total : 4,4 millions €
  • Durée : 5 ans et 10 mois
  • Coordinateur: Institut NEEL
  • Grenoble, Auvergne-Rhône-Alpes
  • Tutelle: CNRS