Synthèse de colorants multichromophores panchromatiques et exploration de l'acétylacétone comme fonction d'ancrage pour l'amélioration des performances des cellules photovoltaïques hybrides à colorant

par Julien Warnan

Thèse de doctorat en Chimie fine, Chimie organique

Sous la direction de Fabrice Odobel et de Yann Pellegrin.

Soutenue en 2012

à Nantes , en partenariat avec Université de Nantes. Faculté des sciences et des techniques (autre partenaire) .


  • Résumé

    L’objectif de cette thèse était d’apporter une contribution aux développements de cellules photovoltaïques hybrides fondées sur l’emploi de colorants et de semi-conducteurs de type n (SCn, TiO2 et ZnO) et de type p (SCp, NiO). Dans ce contexte, ces recherches ont porté sur la synthèse, l’étude physico-chimique et photovoltaïque de sensibilisateurs innovants. Deux stratégies fondées sur la synthèse de colorants panchromatiques ont été développées afin de maximiser la collecte des photons du spectre solaire et d’augmenter ainsi le photocourant débité par les cellules. Ainsi, une porphyrine de zinc (PZn) et un dicétopyrrolopyrrole (DPP), aux absorptions complémentaires, ont d’abord été fusionnés en un seul colorant panchromatique. La seconde approche utilise une cascade excitonique entre des antennes et un colorant absorbant dans le proche IR, une squaraine. L’énergie acquise par les antennes est alors transférée à la squaraine qui réalise l’injection de charge dans le SC. Cette stratégie a ensuite été étendue à la sensibilisation de SCp, les antennes jouant le double rôle de collecteur de lumière et d’accepteur d’électron. L’objectif est à la fois d’accroître la quantité de lumière absorbée tout en diminuant les recombinaisons de charges. Enfin, l’acétylacétone a été proposée pour remplacer les acides carboxyliques pour immobiliser un colorant sur le ZnO ou le NiO. Son interaction avec ces SCs et les effets électroniques induits ont été étudiés par des mesures physico-chimiques et rationalisés par des calculs quantiques.

  • Titre traduit

    Panchromatic multichromophoric dyes and development of the acetylacetone as anchoring group to improve dye sensitized solar cells performances


  • Résumé

    The aim of this thesis was to contribute to the improvement of dye sensitized solar cells, based on the utilisation of organic dyes and inorganic n and p-type semiconductors (SCn, TiO2, ZnO, and SCp, NiO). Our researches focused on the synthesis and the examination of physicochemical and photovoltaic properties of innovating sensitizers. Aiming at harvesting the major part of the solar spectrum to increase the photocurrent produced by the cells, two strategies based on the elaboration of panchromatic dyes have been proposed. On that occasion two dyes, a zinc porphyrin and a diketopyrrolopyrrole, with complementary absorption spectra were combined in one panchromatic dye. Our second approach is based on the development of an excitonic cascade between antenna dyes and an injecting dye, a squaraine, specialized in the collection of the near IR photons. The energy harvested by the antennas is transferred to the squaraine which then injects electrons within the conduction band of the SC. Then we extended this strategy to the sensitization of SCp where antennas acted both as light harvester and electron acceptor. The objective was to increase light harvesting while diminishing interfacial charge recombinations. Finally the acetylacetone function has been proposed to replace carboxylic acids as anchors for dyes specially designed for ZnO or NiO. Interactions with those SCs and electronic effects were studied by physicochemical measurements and rationalized using quantum calculations.

Consulter en bibliothèque

La version de soutenance existe sous forme papier

Informations

  • Détails : 1 vol. (215 p.)
  • Notes : Publication autorisée par le jury
  • Annexes : Réf. bibliogr.

Où se trouve cette thèse ?

  • Bibliothèque : Université de Nantes. Service commun de la documentation. BU Sciences.
  • Disponible pour le PEB
Voir dans le Sudoc, catalogue collectif des bibliothèques de l'enseignement supérieur et de la recherche.