Synthèse et caractérisation de molécules en haltère à base de phtalocyanines pour l’élaboration de cellules solaires organiques

Synthesis and characterization of phthalocyanine-based dumbbell-shaped molecules for the elaboration of organic solar cell

• Auteur / Autrice : Samir Marzouk
• Direction : Stéphane Méry, Jameleddine Khiari
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Chimie-physique
• Date : Soutenance le 16/04/2018
• Etablissement(s) : Strasbourg en cotutelle avec Université de Tunis El Manar
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Physique et chimie-physique (Strasbourg ; 1994-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut de physique et chimie des matériaux (Strasbourg)
• Jury : Président / Présidente : Philippe Leriche
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Farhat Rezgui
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Christine Paul-Roth, Bassem Jamoussi

Mots clés

Mots clés contrôlés

Cellules solaires à colorant

Synthèse (chimie)

Phtalocyanines

Cellules solaires organiques

Mots clés libres

Phtalocyanine

Forme haltère

Cellule solaire organique

Photovoltaique

Semi-conducteur donneur d'électron

Phthalocyanine

Organic solar cells

Photovoltaics

Résumé

L’objectif de la thèse consiste à développer une série des molécules d’architecture en haltère à base de phtalocyanine et à caractère donneur, pour l’élaboration de cellules solaires organiques. Plus particulièrement, les molécules sont des triades entièrement conjuguées, constituées de deux phtalocyanines de zinc séparés par un chromophore rigide de nature variable (un dérivé de benzothiadiazole, d’isoindigo ou de dikétopyrrolopyrrole). Dans ce travail, nous avons cherché à optimiser les modes de synthèse en utilisant différentes réactions de couplages catalysées. Nous avons également cherché à faire varier la nature du cœur et le nombre de chaînes ramifiées périphériques, afin d’étudier leur impact sur les niveaux d’énergie et les propriétés optiques, structurales, de transport de charge et enfin photovoltaïques.

This work reports a series of dumbbell-shaped molecules based on phthalocyanine with an electro-donating character, to be used in organic solar cells. More particularly, the molecules are fully-conjugated triads, made of two zinc phthalocyanine fragments separated by a rigid central dye of different nature (derivative of benzothiadiazole, isoindigo or diketopyrrolopyrrole). The synthesis of the materials was optimized by varying the type of the cross-coupling reactions. The properties of the molecules (absorption, energy levels, structure, charge transport and photovoltaic) were investigated as function of the nature of the central dye and the peripheral ramified chains on the phthalocyanine fragments.