Polymères donneur et accepteur d’électrons : synthèse et utilisation comme couche active de cellules solaires organiques

par Marie Sorin

Thèse de doctorat en Chimie des matériaux

Sous la direction de Jean Roncali.

Soutenue en 2014

à Angers , en partenariat avec Institut des sciences et technologies moléculaires d'Angers (Moltech Anjou) (laboratoire) et de Laboratoire IMMM UMR-CNRS 6283, Université du Maine (72) (laboratoire) .


  • Résumé

    L'objectif des travaux présentés est la synthèse de nouveaux copolymères donneur (D) et accepteur (A) d'électrons pour les cellules solaires organiques. La méthode de synthèse choisie pour accéder à de tels copolymères est la polymérisation radicalaire contrôlée par transfert de chaîne réversible par addition-fragmentation (RAFT : Reversible Addition-Fragmentation chain Transfer). Cette méthode est particulièrement bien adaptée pour contrôler la polymérisation d'une grande gamme de monomères fonctionnels donneur et accepteur d’électrons. Dans un premier temps, des monomères fonctionnels donneur et accepteur d’électrons et les polymères associés ont été synthétisés. Cette stratégie a conduit à l’obtention des polymères donneurs d’électrons poly(vinyltriphénylamine)s d’architectures contrôlées. Les difficultés de synthèse et de polymérisation du monomère accepteur d’électrons dérivé du pérylène diimide (PDI) ont conduit à étudier une deuxième stratégie de synthèse de polymères accepteurs d’électrons. Celle-ci a consisté en la modification chimique de copolymères statistiques à base de polyméthacrylates obtenus par polymérisation radicalaire contrôlée RAFT. La modification chimique par estérification a permis l’ancrage d’acides dérivés du PDI et du C60. Les polymères donneur et accepteur d’électrons synthétisés ont ensuite été utilisés comme matériaux actifs dans les cellules solaires à hétérojonctions volumiques (BHJ-SC). Le polymère possédant les groupements C60 stabilise le mélange D/A, il pourrait être utilisé comme compatibilisant de la couche active des BHJ-SC.

  • Titre traduit

    Electron donor and electron acceptor polymers : synthesis and use in organic solar cells


  • Résumé

    The aim of the presented research is the synthesis ofnew electron donor (D) and acceptor (A) copolymersand their use in organic solar cells (OSC). The method chosen to access to such copolymers is the controlled radical polymerization by reversible addition-fragmentation chain transfer (RAFT). This method is particularly suitable to control the polymerization of a wide range of electron donor and electron acceptor monomers. The first strategy was based on the RAFT polymerization of functional electron donor and acceptor monomers. This strategy led to the preparation of an electron donor polymer poly(vinyltriphenylamine). The difficulty of synthesis and polymerization of electron acceptor monomer based on perylene diimide (PDI)drives us to a second strategy for the synthesis of electron acceptor polymers. This second strategy is based on the chemical modification of random RAFT polymethacrylates-based copolymers. The esterification allowed us to include acids derived from C60 and PDI. The synthesized polymers were then used as the active material in bulk-heterojunction solar cells (BHJ-SC). The copolymer with the C60 groups blocked the thermal degradation of D/A mixture, so this copolymer could find potential application as stabilizer of the active layer of BHJ-SC.

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  • Détails : 1 vol. (184 p.)
  • Annexes : Bibliogr. en fin de chapitre

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