Cellules photovoltaïques organiques à base de nouveaux copolymères à blocs rigide-flexible

• Auteur / Autrice : Mathieu Urien
• Direction : Jean-Paul Parneix
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Polymères
• Date : Soutenance le 16/10/2008
• Etablissement(s) : Bordeaux 1
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale des sciences chimiques (Talence, Gironde ; 1991-....)
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Jean-Paul Parneix, Laurence Vignau, Henri Cramail, Stéphane Guillerez, Georges Hadziioannou, Laurence Lutsen

Mots clés

Mots clés contrôlés

Nanostructures

Copolymères

Photopiles

Mots clés libres

Cellules photovoltaïques organiques (OPV)

Electronique organique

Copolymères à blocs rigide-flexible

Poly(3-hexylthiophène) (P3HT)

Nanostructuration

Organic photovoltaic cells (OPV)

Organic electronics

Rod-coil block copolymers

Poly(3-hexylthiophene) (P3HT)

Thin film nano-structuration

Résumé

Ce travail de recherche pluridisciplinaire a consisté en l'étude de cellules photovoltaïques organiques à base de nouveaux copolymères à blocs de type rigide-flexible. L'idée était de proposer une alternative aux mélanges donneur/accepteur, dont la morphologie en film est très difficile à contrôler, en élaborant de nouveaux matériaux conjugués capables de s'auto-organiser et de créer une nano-structuration de la couche active, permettant ainsi d'optimiser certains paramètres du processus photovoltaïque (dissociation de l'exciton, conduction des charges vers les électrodes). La première étape a consisté à développer une synthèse simplifiée et versatile de copolymères constitués d'un bloc conjugué donneur (poly(3-hexylthiophène), d'un bloc flexible polystyrène, et d'un accepteur d'électron (C60). La seconde étape a consisté à caractériser ces matériaux originaux en tant que couche active ou compatibilisants dans des dispositifs photovoltaïques organiques et ainsi montrer leur potentiel.

This multidisciplinary work deals with the study of organic photovoltaic cells based on new rod-coil block copolymers. The aim was to replace donor/acceptor blends which are currently limited by poor control over their thin-film morphology. It was expected that the new materials may self-assemble to give a nano-structuration of the active layer, and thereby optimize the principal physical photovoltaic processes, namely exciton separation and conduction of charge-carriers through the film to the electrodes. A versatile and simplified synthesis of rod-coil copolymers consisting of a donor conjugated block [poly(3-hexylthiophene], a flexible block (polystyrene) and an electron acceptor (C60) was developed. The characterization of the new materials demonstrated their potential as an active layer or compatibilizer in photovoltaic devices.