Nouvelle génération de cellules solaires à base de métal abondant

Earth abundant metal-based new generation solar cells

• Auteur / Autrice : Johanne Coutard
• Direction : Corinne Comoy, Philippe Pierrat
• Type : Projet de thèse
• Discipline(s) : Chimie
• Date : Inscription en doctorat le 01/09/2024
• Etablissement(s) : Université de Lorraine
• Ecole(s) doctorale(s) : C2MP - CHIMIE MECANIQUE MATERIAUX PHYSIQUE
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : L2CM - Laboratoire Lorraine de Chimie Moléculaire
• Partenaire(s) de recherche : Equipe de recherche : InCoMe

Mots clés

Mots clés libres

Ligands

Complexes photoactifs

Cellules solaires

Transfert d'électrons

Spectroscopies

Ligands

Photoactive complexes

Solar cells

Electron transfer

Spectroscopy

Résumé

L'objectif du projet est le développement de complexes abondants à base de métaux pour leur utilisation dans les DSSC (cellules solaires à colorant). Le L2CM a récemment contribué à ce domaine en étudiant différentes approches pour ajuster les propriétés électroniques de complexes organoferreux abondants. En combinant la synthèse chimique, la spectroscopie et les simulations quantiques, les paramètres influençant la durée de vie de l'état excité des colorants organo-ferreux et leur comportement interfacial après chimisorption sur le semi-conducteur ont été mis en évidence. Le L2CM et l'université de Ferrare en Italie (S. Caramori) sont actuellement à la pointe dans le domaine des cellules DSSC sensibles au fer, avec un rendement record de 2 % obtenu très récemment. Malgré ces résultats prometteurs, l'efficacité des cellules DSSC sensibilisées au fer doit encore être améliorée. À cet égard, les calculs TD-DFT de l'interface colorant-TiO2 ont déjà fait la lumière sur les raisons de cette performance limitée, en particulier sur l'arrangement géométrique des sensibilisateurs qui sera optimisé par la synthèse de nouveaux complexes à points d'ancrage multiples.

The aim of the project is to develop abundant metal-based complexes for use in DSSCs (dye-sensitized solar cells). L2CM has recently contributed to this field by studying different approaches to tuning the electronic properties of abundant organo-ferrous complexes. By combining chemical synthesis, spectroscopy and quantum simulations, the parameters influencing the excited state lifetime of organo-ferrous dyes and their interfacial behavior after chemisorption on the semiconductor have been highlighted. L2CM and the University of Ferrara in Italy (S. Caramori) are currently at the forefront of the field of iron-sensitive DSSC cells, with a record yield of 2% achieved very recently. Despite these promising results, the efficiency of iron-sensitized DSSC cells still needs to be improved. In this respect, TD-DFT calculations of the dye-TiO2 interface have already shed light on the reasons for this limited performance, in particular the geometrical arrangement of the sensitizers, which will be optimized by the synthesis of new complexes with multiple anchor points.