Thèse soutenue

Conception de nouveaux matériaux moléculaires pour l'élaboration de cellules photovoltaïques hybrides de type p à colorant
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Auteur / Autrice : Yoann Farre
Direction : Fabrice OdobelYann Pellegrin
Type : Thèse de doctorat
Discipline(s) : Chimie des matériaux
Date : Soutenance le 21/10/2016
Etablissement(s) : Nantes
Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Matériaux, Matières, Molécules en Pays de la Loire (3MPL) (Le Mans ; 2008-2021)
Partenaire(s) de recherche : COMUE : Université Bretagne Loire (2016-2019)
Laboratoire : Chimie Et Interdisciplinarité : Synthèse, Analyse, Modélisation (Nantes)
Jury : Examinateurs / Examinatrices : Renaud Demadrille, Dario Bassani
Rapporteurs / Rapporteuses : Olivier Siri, Frédéric Sauvage

Mots clés

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Mots clés contrôlés

Résumé

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Les travaux présentés dans cette thèse ont pour objectif de contribuer au développement des cellules photovoltaïques hybrides employant un colorant organique pour sensibiliser un semi-conducteur de type p (NiO). Ces travaux de recherche ont porté sur la synthèse, l’étude théorique par des calculs DFT, les caractérisations physico-chimiques (absorption, émission, électrochimie et spectro-électrochimie) et les mesures photovoltaïques de sensibilisateurs innovants. Des modulations de structures sur la base du motif dicétopyrrolopyrrole (DPP) ont permis d’étudier l’influence d’une entité électrodonneuse ainsi que le rôle crucial de différents groupes électroaccepteurs sur la durée de vie de l’état à charges séparées (NiO+/colorant-) et sur les performances photovoltaïques. L’intensification et l’élargissement des bandes d’absorption de nouveaux colorants fondés sur cette même famille de sensibilisateur (DPP) ont accru considérablement la densité de courant. L’étude de nouveaux matériaux organiques de type donneur-accepteur et l’application d’une stratégie employant deux groupes accepteurs successifs de forces croissantes ont été réalisées. Cette partie a mis en lumière la nécessité de développer de nouveaux groupes électrodonneurs et fonctions d’ancrage mieux adaptées aux p-DSSC. Cette problématique a été abordée par la conception de colorants de type pérylène-monoimide dont la structure varie uniquement par la nature de la fonction d’ancrage. Ces colorants ont été testés dans des cellules sur des cathodes poreuses de NiO et de CuGaO2 et ont pu montrer que la fonction hydroxyquinoline conduit à des performances photovoltaïques supérieures à la fonction acide carboxylique.