Etude des propriétés électroniques des cristaux liquides discotiques pour applications photovoltaïques

par Lamine Cissé

Thèse de doctorat en Conception des circuits micrélectroniques et microsystèmes

Sous la direction de Pierre Destruel et de Isabelle Séguy.

Soutenue en 2008

à Toulouse 3 .


  • Résumé

    La faible longueur de diffusion des excitons et la faible mobilité des charges dans les semi-conducteurs organiques limitent fortement la performance des cellules photovoltaïques organiques. L'utilisation de molécules discotiques, qui peuvent être régulièrement organisées sous forme de colonnes, permet d'améliorer ces propriétés. Cependant, lorsque les matériaux sont orientés sous forme de couches minces, une instabilité du film apparaît lors de son passage à l'état liquide isotrope. Dans cette thèse, nous montrons à travers l'étude de l'orientation homéotrope d'un cristal liquide colonnaire dérivé d'un benzopèrylène, que cette instabilité peut être évitée en modifiant les propriétés de surface des substrats par un plasma de Décharge Townsend à la Pression Atmosphérique. Des mesures de longueur de diffusion des excitons dans le dérivé benzopérylène:benzo[g,h,i]perylene1,2,4,5,10,11-hexacarboxylic1,2-di-(2-ethylhexyl) ester4:5,10:11-di-(4-heptyl)imide, Bp2I2CEH) non orientés et orientés en homéotrope indiquent une augmentation de sa valeur de 25% avec l'organisation homéotrope. L'étude des structures Schottky de type ITO/Bp2I2CEH/Al réalisées avec des films minces de Bp2I2CEH non orientés et orientés en homéotrope montre une augmentation du photocourant d'un facteur 16 par rapport à une cellule réalisée avec le même film non orienté. La modélisation d'une cellule photovoltaïque organique a été réalisée. Les simulations numériques (à l'aide d'un programme développé en langage C) montre qu'il est possible d'optimiser l'architecture du composant afin d'augmenter le photocourant généré par la cellule.

  • Titre traduit

    Study of electronic properties of discotic liquid crystal for solar cells applications


  • Résumé

    Short excitons diffusion length and the low charges-carrier mobility organic semiconductors seriously limit the performance of organic solar cells. Using disc-like molecules which can be regularly arranged in columns, offers an opportunity to improve these properties. However, one of the biggest problems for the implementation of this strategy lies in the instability of discotic materials that appears during the transition to the isotropic phase when they are aligned as thin films. In this thesis, we show through the study of a benzoperylene derivative crystal liquid that this instability can be avoided by a surface treatment using an Atmospheric Pressure Townsend Discharge. Measures excitons diffusion length in a homeotropic oriented and non-oriented benzoperylene derivative:benzo [g,h,i]perylene1,2,4,5,10,11 -hexacarboxylic1,2-di-(2-ethylhexyl)ester4:5,10:11-di-(4-heptyl)imide, Bp2I2CEH) indicate an increase of its value of 25% with the homeotropic organization. The study of Schottky-type structures ITO/Bp2I2CEH/Al based on Bp2I2CEH oriented and non-oriented thin films shows an increase in the photocurrent by a factor of 16 compared to a cell carried out with the same non-oriented film. We have also modelled organic solar cells since the absorption of light to charges carrier generation. Numerical simulations results (with a program developed in C language) show that the solar cell architecture can be optimized to improve the photocurrent generated by the device.

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Informations

  • Détails : 1 vol. (172 p.)
  • Annexes : Bibliogr. à la fin des chapitres

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  • Bibliothèque : Université Paul Sabatier. Bibliothèque universitaire de sciences.
  • Disponible pour le PEB
  • Cote : 2008TOU30050
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