Développement de composants photovoltaïques organiques et études de la morphologie des couches à l’échelle nanométrique

par Ghislain Boloma

Thèse de doctorat en Electronique des Hautes Fréquences, Photoniques et Systèmes

Sous la direction de Bernard Ratier et de Johann Bouclé.

Soutenue en 2013

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

mots clés

• Résiscope
• Hétérojonction en volume
• Bicouche
• Couches actives
• Séparation de phases
• Cartographie de courant et de photocourant
• P3ht
• Pcbm
• C60
• Photopiles
• Nanoparticules
• Électronique organique
• Microscopie à force atomique
• Polymères
• Fullerènes

Résumé

Dans ce travail, nous comparons les performances de cellules à base d’un mélange P3HT:PCBM élaborées à partir de quatre polymères commerciaux présentant les propriétés physico-chimiques différentes et provenant de différents fournisseurs. Les liens entre les performances, les paramètres d’élaboration et les paramètres physico-chimiques du P3HT ont été établis. La caractérisation des couches, par de techniques avancées, utilisant une extension de la microscopie à champ proche appelée Résiscope, a permis de mettre en relief l’évolution de la morphologie de couches P3HT :PCBM à hétérojonction en volume et des couches à structure bicouche de type P3HT :C60. L’usage de l’image représentant la déflexion levier de la pointe d’AFM a rendu possible le couplage de la morphologie de couches à leurs cartographies de courants ou de photo-courants.

Titre traduit

Development of organic photovoltaic components and studies of the morphology of the layers in a nanometric scale

Résumé

In this piece of work, we are comparing the performances of solar cells based on a blend P3HT: PCBM elaborated from four commercial polymers displaying different physicochemical properties and coming from various suppliers. The links between the performances, the parameters of elaboration and the physicochemical parameters of the P3HT were established. The characterization of layers by advanced techniques, by using an extension of the near-field microscopy called Resiscope, allowed to put emphasize on the evolution of the morphology of P3HT: PCBM heterojunction in bulk and layers in bilayers structures of types P3HT: C60. The use of the image representing the deflection lever enabled the coupling of the layers’ morphology to their current and photocurent mappings.