Thèse soutenue

Matériaux et dispositifs organiques flexibles et extensibles pour application dans l'optoélectronique émergente

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Auteur / Autrice : Emilie Dauzon
Direction : Fabrice GoubardCédric Plesse
Type : Thèse de doctorat
Discipline(s) : Chimie - Cergy
Date : Soutenance le 02/07/2020
Etablissement(s) : CY Cergy Paris Université en cotutelle avec King Abdullah University of Science and Technology (2009-....)
Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences et ingénierie (Cergy-Pontoise, Val d'Oise)
Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire de physico-chimie des polymères et des interfaces (Cergy-Pontoise, Val d'Oise)
Jury : Examinateurs / Examinatrices : Fabrice Goubard, Cédric Plesse, Aram Amassian, Laurence Vignau, Bernard Ratier, Thomas Anthopoulos, Stefaan De Wolf, Wei You
Rapporteurs / Rapporteuses : Aram Amassian, Laurence Vignau, Bernard Ratier

Mots clés

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Résumé

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Les nouvelles technologies nécessiteront de plus en plus de matériaux conformes capables de s'adapter à des surfaces incurvées, de s'étirer et de résister mécaniquement aux mouvements de notre corps pour des applications portatives et de peaux artificielles. À cet égard, ce travail discute des stratégies pour induire l'extensibilité dans les matériaux. Nous avons concentré notre attention sur l'amélioration de l'élasticité des électrodes conductrices transparentes (ETC) à base de PEDOT: PSS et des semi-conducteurs (couche active) pour les cellules solaires organiques.Premièrement, il a été démontré que l'introduction du DMSO et du Zonyl en tant qu'additifs dans PEDOT: PSS produisait des électrodes conductrices hautement transparentes (FoM> 35) avec un module d'Young faible et une densité de charges élevée. Nous avons étudié la relation entre les propriétés de transport du PEDOT: PSS et la morphologie et la microstructure de ses films. La combinaison des deux additifs améliore la nature fibrillaire et les agrégations de PEDOT et PSS.Deuxièmement, les ETC à base de PEDOT: PSS ont été fabriquées en utilisant une approche innovante qui combine un réseau polymère interpénétré d'oxyde de polyéthylène et du Zonyl. La présence d'une matrice tridimensionnelle a fourni une conductivité électrique, une élasticité et une durabilité mécanique élevées. Le potentiel de cette électrode a été démontré avec des cellules solaires sans oxyde d'indium-étain (ITO) avec une efficacité de conversion similaire à celle de l'ITO.Enfin, la recherche a été complétée par l'intégration d'un réticulant ou d'un élastomère dans la couche active pour améliorer son extensibilité tout en conservant d'excellentes performances photovoltaïques. En particulier, l'élastomère SEBS présentait une élasticité adaptée avec divers accepteurs et donneurs composé de fullerène et de non fullerène: P3HT: PC61BM, PCE10: PC71BM et PCE13: IT-4F. Cette approche polyvalente met en évidence la facilité de fabrication et d’évolutivité obtenues par des processus en solution ainsi qu'une compatibilité élevée avec différents mélanges d’accepteurs et donneurs.