Thèse soutenue

Nouveaux ligands polypyridiniques à motifs dithiénylpyrroles et complexes de ruthénium correspondants. Propriétés électroniques et applications en photosensibilisation dans les cellules solaires à colorants (DSSC)
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Auteur / Autrice : Sajida Noureen
Direction : Philippe Gros
Type : Thèse de doctorat
Discipline(s) : Chimie
Date : Soutenance le 04/06/2012
Etablissement(s) : Université de Lorraine
Ecole(s) doctorale(s) : SESAMES - Ecole Doctorale Lorraine de Chimie et Physique Moléculaires
Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Structures et réactivité des systèmes moléculaires complexes (Nancy)
Jury : Président / Présidente : Valérie Heitz
Examinateurs / Examinatrices : Marc Beley, S. Caramori, Antonio Monari
Rapporteurs / Rapporteuses : Valérie Heitz, J.A. Gareth Williams

Résumé

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Les cellules solaires à colorant (DSSC) sont une alternative sérieuse aux cellules à base de silicium. Le principe de fonctionnement repose sur la photosensibilisation d'un semi-conducteur par un colorant qui est en général un complexe polypyridinique du ruthénium (II). La modulation des propriétés de ces complexes permet d'optimiser les performances des cellules solaires correspondantes. Dans cette thèse, nous avons synthétisé et étudié l'effet de nouveaux ligands bipyridiniques à substituants électro-donneurs [pi]-délocalisés à base de dithiénylpyrroles (DTP). Ces motifs induisent, dans les complexes homoleptiques, bis- et tris-hétéroleptiques du Ru(II), des effets bathochromes (lorsque les motifs DTP sont liés par leur cycle thiophénique à la bipyridine) et d'importantes augmentations des coefficients d'extinction molaires. Les nouveaux composés ont été caractérisés par spectroscopies, électrochimie, photophysique et calcul théorique. Deux complexes hétéroleptiques ont été testés en cellule DSSC. Si la collecte de photons est excellente, les performances restent en dessous de celles de colorants de référence. Comme en attestent les courbes J/V et les courbes IPCE. Ce résultat peut-être dû à une limitation lors de l'injection dans la bande de conduction ou encore à une gêne stéréo-électronique provoquée par le ligand lors de la réduction du colorant oxydé (Ru(III) par le médiateur