Propriétés photo-physiques de nouveaux matériaux moléculaires pour la conversion de photons en énergie

Photo-physical proprieties of new molecular materials for light-to-energy conversion

• Auteur / Autrice : Li Liu
• Direction : Stefan Haacke
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Chimie physique
• Date : Soutenance le 14/06/2017
• Etablissement(s) : Strasbourg
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Physique et chimie-physique (Strasbourg ; 1994-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut de physique et chimie des matériaux (Strasbourg)
• Jury : Président / Présidente : Luisa De Cola
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Fabrice Odobel
• Jury : Rapporteur / Rapporteuse : Villy Sundström, Olivier Poizat

Mots clés

Mots clés contrôlés

Conversion photovoltaïque

Transfert d'énergie

Complexes donneur-accepteur d'électrons

Photopiles

Mots clés libres

Spectroscopie ultra-rapide

Cellules solaires

Transfert d’énergie et de charge

Complexe de fer

Optique non linéaire

Ultrafast transient spectroscopies

Solar cells

Energy and charge transfer

CT state

MLCT state

Iron complex

Nonlinear optics

Résumé

Plusieurs processus photo-induits d'énergie et de transfert d'énergie ont été étudiés en solution et dans le film par spectroscopie d'absorption transitoire et de fluorescence pour deux types de cellules solaires. Combinés avec d'autres expériences et par une analyse globale, ces phénomènes ultrarapides avec leur durée de vie ont été observés et les scénarios photo-induits ont été déterminés. La compréhension approfondie des matériaux moléculaires pourrait aider les chimistes à concevoir des cellules solaires efficaces. La première étude sur l'influence des conceptions chimiques sur la formation et la séparation des charges implique différentes fractions donneuses et différents solvants et les résultats ont été expliqués par la théorie de Marcus-Jortner combinée avec le calcul quantique. La deuxième étude porte sur les complexes Fe (II) comme photosensibilisateurs pour les cellules solaires sensibilisées aux colorants. On a étudié une série de complexes de Fe (II) homo et hétérotéptiques avec des ligands de carbène et de terpyridine en solution et dans le film. La durée de vie de l'état de transfert de la charge métal-ligand du triplet d'enregistrement du complexe Fe (II) est obtenue en solution. La compréhension du film est en cours.

Various photo-induced energy and energy transfer processes were investigated in solution and in the film by transient absorption and fluorescence spectroscopies for two types of solar cells. Combined with other experiments and through a global analysis, those ultrafast phenomena with their lifetimes were observed and the photo-induced scenarios were determined. The insight understanding of molecular materials could help chemists to design efficient solar cells.The first study about the influence of chemical designs on charge formation and separation involves different donor moieties and different solvents and the results were explained by Marcus-Jortner theory combined with quantum calculationThe second investigation is about Fe(II) complexes as photosensitizers for dye-sensitized solar cells. A series of homo- and heteroleptic Fe(II) complexes with carbene and terpyridine ligands have been studied in solution and in the film. The record triplet metal-to-ligand charge transfer state lifetime of Fe(II) complex is achieved in solution. The further understanding in the film is in progress.