Ingéniérie, synthèse et étude de chromophores organiques et organométalliques pour cellules solaires à colorant

Design, synthesis and study of organic and organometallic dyes for dye-sensitized solar cells

• Auteur / Autrice : Samuel De Sousa
• Direction : Thierry Toupance, Céline Olivier
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Chimie organique
• Date : Soutenance le 05/12/2013
• Etablissement(s) : Bordeaux 1
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale des sciences chimiques (Talence, Gironde ; 1991-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut des Sciences Moléculaires (Bordeaux) - Institut des Sciences Moléculaires / ISM
• Jury : Président / Présidente : Dario Bassani
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Johann Bouclé
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Fabrice Odobel, Stéphane Rigaut

Mots clés

Mots clés contrôlés

Ruthénium

Composés organométalliques

Carbazole

Chromophores

Photopiles

Mots clés libres

Cellules solaires

Conversion photovoltaïque

Chromophores

Carbazole

Complexes organométalliques

Ruthénium

Solar cells

Photovoltaic conversion

Chromophores

Carbazole

Organometallic complexes

Ruthenium

Résumé

Le principal objectif de ce travail de thèse était d’imaginer, de synthétiser et de caractériser de nouveaux chromophores «push-pull» pour finalement évaluer leurs propriétés photovoltaïques en cellules solaires à colorant. Deux approches distinctes ont été développées : i) la première consiste en l’élaboration de chromophores tout-organiques de type « push-pull » basés sur un motif électro-donneur carbazole à potentiel d’oxydation élevé. Ces nouveaux colorants ont été conçus dans le but d’être utilisés avec des électrolytes à potentiel standard supérieur à celui du couple rédox I-/I3- ; ii) la seconde approche est basée sur un nouveau concept de chromophores organométalliques de type ruthénium-acétylure. Ces chromophores ont été développés dans le but de combiner à la fois les propriétés avantageuses d’une structure de type « push-pull » et les transferts de charges (MLCT) impliquant le motif [Ru(dppe)2], également connu pour constituer un excellent relai électronique.

The aim of this PhD research work was to design, synthesize and characterize new push-pull chromophores and finally to determine their photovoltaic properties in dye-sensitized solar cells. Two different approaches were developed: i) the first one consists in the preparation of metal-free organic push-pull chromophores based on a carbazole electron-donor part presenting high oxidation potential. These new chromophores were designed in view of being used with electrolytes showing standard potential superior to that of I-/I3-; redox couple ii) the second approach is based on a new concept of ruthenium-diacetylide organometallic complex dyes. These chromophores were developed in order to combine the advantageous properties of a push-pull structure and the charge transfer processes (MLCT) due to the [Ru(dppe)2] metal fragment, also known as an excellent electron relay.