Ingénierie moléculaire de nouveaux composants photoactifs pour le photovoltaïque organique

Molecular engineering of new photoactive componants for organic photovoltaics

• Auteur / Autrice : Antoine Mirloup
• Direction : Raymond Ziessel
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Chimie
• Date : Soutenance le 30/09/2015
• Etablissement(s) : Strasbourg
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences chimiques (Strasbourg ; 1995-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut de Chimie et Procédés pour l'Energie, l'Environnement et la Santé (Strasbourg ; 1997-....)
• Jury : Président / Présidente : Jean Suffert
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Nicolas Leclerc
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Olivier Maury, David Beljonne

Mots clés

Mots clés contrôlés

Photoluminescence

Semiconducteurs organiques

Effet photovoltaïque

Colorants

Bore

Mots clés libres

BODIPY

BOPHY

Cellule photovoltaïque organique

Cellule solaire à colorant

Knœvenagel

Triangulène

Triazatruxène

BODIPY

BOPHY

Organic solar cell

Dye-sensitized solar cell

Knœvenagel

Triangulene

Triazatruxene

Résumé

Au cours de ces travaux de thèse, deux axes d’études ont été développés. Ils consistent d’une part à la synthèse et la caractérisation de nouveaux complexes de bore, visant à être utilisés dans des cellules solaires organiques, ainsi qu’au développement de plateformes d’empilement π, permettant la modulation des propriétés structurales de semi-conducteurs organiques. Ainsi, le rendement de conversion énergétique de cellules solaires utilisant un BODIPY a été amélioré par l’addition de triazatruxènes sur ses positions β-pyrroliques. Le motif BOPHY, complexe di-nucléaire de bore, a été fonctionnalisé puis étudié optoélectroniquement. Le premier exemple d’utilisation d’un BOPHY dans une cellule solaire organique a également été effectué. Deux familles de BODIPYs ont été préparées en vue d’une utilisation dans des cellules solaires à colorant. Leur utilisation au sein d’une même structure a permis d’établir un nouveau record de conversion pour une telle utilisation d’un BODIPY.

During this thesis, boron complexes and π-stacking mediator planar moieties have been synthetized for photovoltaic applications. Thanks to the use of triazatruxene units on β-pyrrolic positions of a BODIPY core, the solar cells photoconversion efficiency has been increased. The BOPHY moiety, a di-nuclear boron complex, has been functionalized and optoelectronically studied. The first example of the use of BOPHY in organic solar cells has been performed. Two families of BODIPYs have also been prepared to be used in dye-sensitized solar cells. A new record of photoconversion efficiency for BODIPY based solar cells has been reached using a co-adsorption of two dyes having complementary absorptions within a unique solar cell.