Matériaux biosourcés pour la production de cellules solaires organiques

Biosourced materials for the production of organic solar cells

• Auteur / Autrice : Thanh Thao Huynh
• Direction : Frédéric Gohier, Stéphane Guillarme, Arnaud Nourry
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Chimie organique
• Date : Soutenance le 11/12/2025
• Etablissement(s) : Angers
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Matière, Molécules Matériaux et Géosciences (Le Mans)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : MOLTECH-Anjou (Angers ; 2004-....) - MOLTECH-Anjou
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Gwladys Pourceau
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Christophe Hoarau, Françoise Serein-Spirau
• DOI : 10.70675/b2aced52zc808z402fza51fz2ef7e07a4b52

Mots clés

Mots clés contrôlés

Cellules solaires organiques

Biomasse

Optoélectronique

Éco-matériaux

Décarboxylation

Glucose

Mots clés libres

Photovoltaïque organique (OPV)

Système π-Conjugué

Couplage décarboxylant

Organic photovoltaics (OPV)

Biomass

Π-Conjugated system

Decarboxylative cross-Coupling

Résumé

La transition vers des sources d’énergie renouvelables encourage le développement de matériaux durables pour les cellules solaires organiques. Parmi les différentes approches envisagées, l’utilisation de composés issus de la biomasse représente une voie prometteuse et respectueuse de l’environnement. Les molécules biosourcées, tels que le glucose, le furfural ou le gaïacol, offrent une grande diversité structurale et fonctionnelle, permettant la conception de nouveaux matériaux conjugués aux propriétés optoélectroniques ajustables. Cette thèse vise à développer de nouveaux matériaux semiconducteurs en maximisant l’utilisation de ressources biosourcées.Une étude méthodologique sur la formation de liaisons Csp2-Csp2 par couplage décarboxylant a été menée. Il a ainsi été mis au point une séquence oxydation-couplage décarboxylant pour une synthèse efficace de systèmes π-conjugués. Deux séries de composés ont été préparées en parallèle : l’une à base de furane, l’autre à base de thiophène afin de comparer leurs propriétés optoélectroniques.Enfin, des composés donneurs d’électrons à base de glucose ont été synthétisés. Les premières cellules solaires intégrant des glucoses monofonctionnalisés ont été évaluées. La préparation des glucoses comportant deux systèmes conjugués distincts, ainsi que l’étude de leurs propriétés opto-électroniques, ont également été rapportées.Cette étude met en évidence les avantages liés à l’utilisation de composés biosourcés et la faisabilité de l’incorporation du glucose dans les matériaux actifs.

The transition to renewable energy sources is accelerating the development of sustainable materials for organic solar cells. Among the various strategies, the use of biomass-derived compounds offers a promising and environmentally friendly pathway. Bio-sourced molecules such as glucose, furfural, and guaiacol provide significant structural and functional diversity, enabling the design of new materials with tunable optoelectronic properties. This thesis aims to develop new semiconductor materials by maximizing the incorporation of bio-sourced resources. A methodological study on Csp2–Csp2 bond formation via decarboxylative cross-coupling was conducted. An oxidation–decarboxylative coupling sequence was thus developed to enable hjjhthe efficient synthesis of π-conjugated systems. Two series of compounds were prepared in parallel : one based on furan, the other on thiophene, in order to compare their opto-electronic properties. Finally, electron-donor compounds grafted onto glucose were also synthesized. First solar cells using monofunctionalized N-glucosides were evaluated. The preparation of glucose-based molecules bearing two distinct conjugated systems, along with the study of their optoelectronic properties, were reported. This study highlights the advantages of using bio-based compounds and demonstrates the feasibility of incorporating glucose into active materials.