Dipyrrométhènes métallés (Co,Ni,Cu) et dipyrannilidènes : de nouveaux matériaux organiques pour la conversion photovoltaïque de l'énergie solaire
Auteur / Autrice : | Vincent Barth |
Direction : | Denis Fichou |
Type : | Thèse de doctorat |
Discipline(s) : | Chimie moléculaire |
Date : | Soutenance le 19/09/2014 |
Etablissement(s) : | Paris 6 |
Ecole(s) doctorale(s) : | École doctorale Chimie moléculaire de Paris centre (Paris ; 2000-....) |
Partenaire(s) de recherche : | Laboratoire : Institut Parisien de Chimie Moléculaire |
Jury : | Examinateurs / Examinatrices : Ludovic Tortech, Jean Roncali, Christine Videlot-Ackermann, Bernhard Witulski, Serge Thorimbert |
Mots clés
Résumé
Aujourd'hui, les meilleurs résultats obtenus avec des cellules photovoltaïques organiques atteignent plus de 10 %, et possèdent de nombreux avantages sur les cellules classiques à base de silicium (faibles coûts énergétique et financier, substrats légers et flexibles). Cependant, de nombreux défis technologiques restent à relever. La recherche de nouvelles molécules absorbantes et efficaces pour le photovoltaïque en est un exemple. Nous nous sommes ainsi intéressés à une famille de dipyrrométhènes métallés (Co, Ni, Cu). C'est un système stable, ?-conjugué et fortement absorbant. Après avoir mis au point un protocole de synthèse et caractériser ces complexes, nous avons pu confirmer le caractère semi-conducteur de ces molécules. Malheureusement, les résultats PV sont restés bien en deçà de nos espérances. Un autre aspect limitant du photovoltaïque organique provient des problèmes d'injection de charges à l'interface anodique. Dans le travail que nous présentons, nous avons étudié une famille de molécules, les dipyrannylidènes, comme couche interstitielle anodique pour collecter les trous au sein d'une cellule solaire organique. Une étude en AFM a permis de mettre en évidence une nano-structuration remarquable d'une couche préparée par évaporation sous vide. Les cellules photovoltaïques préparées avec cette couche interstitielle se sont avérées très efficaces. Enfin, des expériences en photoémission ont été réalisées (synchrotron SOLEIL) afin de comprendre le fonctionnement de cette couche et l'importance de sa structuration.