Bicouches orientées de cristaux liquides colonnaires pour applications photovoltaïques

• Auteur / Autrice : Olivier Thiebaut
• Direction : Eric Grelet, Philippe Richetti
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Lasers, matière, nanosciences
• Date : Soutenance le 03/02/2011
• Etablissement(s) : Bordeaux 1
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale des sciences physiques et de l’ingénieur (Talence, Gironde ; 1995-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Centre de Recherche Paul Pascal (Pessac ; 1963-....)
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Pascale Jolinat, Alois Würger
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Emmanuelle Lacaze, Denis Morineau

Mots clés

Mots clés contrôlés

Photopiles

Cristaux liquides

Mots clés libres

Cristal liquide colonnaire

Molécule discotique

Alignement / orientation homéotrope / planaire

Transition d’ancrage

Indices optiques anisotropes

Hétérojonction

Bicouche orientée

Cellule photovoltaïque

Columnar liquid crystal

Discotic molecule

Homeotropic / planar alignment / orientation

Anchoring transition

Anisotropic optical indices

Heterojunction

Oriented bilayer

Photovoltaic cell

Résumé

Grâce à leurs remarquables qualités de transport de charges et d’auto-organisation, les cristaux liquides colonnaires formés de molécules discotiques dérivées de colorants aromatiques sont des candidats prometteurs pour la réalisation de dispositifs photovoltaïques. Pour profiter à bien de ces propriétés, il est indispensable de maîtriser leur organisation en films minces. Un ancrage homéotrope avec les colonnes perpendiculaires au substrat est ainsi nécessaire pour conduire efficacement les charges aux électrodes. Cet alignement a été obtenu par transition d’ancrage entre un substrat solide et une cathode d’argent permettant d’obtenir des films ultra-minces (environ 25 nm d’épaisseur) homogènes orientés. Par ailleurs, une bicouche de composés discotiques intégralement alignée en ancrage homéotrope a été élaborée. A notre connaissance, ce travail constitue la première preuve de faisabilité d’une hétérojonction donneur – accepteur orientée constituée de cristaux liquides colonnaires.

Columnar liquid crystals made of discotic molecules derived from aromatic dyes are promising materials for the realization of photovoltaic devices thanks to their high charge mobility and their capacity to self-organize. In order to benefit from their anisotropic properties, it is necessary to control their organization in thin films. For example, a homeotropic anchoring where the columns are perpendicular to the substrate is required to carry the charges efficiently to the electrodes. Homogeneous homeotropically oriented ultra-thin films (approximately 25 nm) have been obtained by an anchoring transition between a solid substrate and a silver cathode. Moreover, a homeotropically oriented bilayer formed by discotic compounds has been achieved. This represents the first proof of principle of an organic heterojunction based on two oriented columnar liquid crystal layers.