Synthèse de (co)polymères à base de Poly(3-hexylthiophène) pour le photovoltaïque organique

• Auteur / Autrice : Célia Nicolet
• Direction : Éric Cloutet, Georges Hadziioannou
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Polymères
• Date : Soutenance le 12/12/2011
• Etablissement(s) : Bordeaux 1
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale des sciences chimiques (Talence, Gironde ; 1991-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire de Chimie des Polymères Organiques (Bordeaux)
• Jury : Président / Présidente : Thierry Toupance
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Henri Cramail, Sabine Ludwigs, Jean Roncali, Christophe Navarro, Laurence Vignau
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Thomas Heiser, Laurence Lutsen

Mots clés

Mots clés contrôlés

Copolymères

Photopiles

Mots clés libres

Cellule solaire organique

P3ht/pcbm

Morphologie de la couche active

Diagramme de phases

Compatibilisant

Copolymère à blocs

Hétérojonction volumique

Performance photovoltaïque

Organic solar cell

P3ht/pcbm

Active layer morphology

Phase diagram

Compatibilizer

Block copolymer

Bulk heterojunction

Photovoltaic characteristic

Résumé

L’optimisation de la morphologie de la couche active est primordiale pour l’augmentation des rendements des cellules solaires photovoltaïques organiques. Nous avons montré l’influence du ratio de matériaux donneur (P3HT) et accepteur (PCBM) d’électrons ainsi que de la masse molaire du P3HT sur la morphologie de la couche active. Afin de contrôler la séparation de phases entre les matériaux donneur et accepteur d’électrons, il est possible d’utiliser des copolymères à blocs afin d’aider la compatibilisation entre le P3HT et le PCBM. Nous avons choisi de synthétiser des copolymères à blocs P3HT-b-polystyrène et des P3HT-b-polyisoprène présentant une certaine compatibilité avec les matériaux de la partie active. L’ajout optimisé de P3HT-b-polyisoprène permet une augmentation de 30% des rendements et de 90% de durée de vie des cellules solaires.

Active layer morphology optimization is fundamental to achieve high efficiency in organic photovoltaic solar cells. We showed the influence of the donor (P3HT) and acceptor (PCBM) material ratio and the impact of the P3HT molecular weight on the active layer morphology. We demonstrated the possibility of using well-designed block copolymers to help P3HT and PCBM compatibilization and to control their phase separation. We chose to synthesize P3HT-b-polystyrene and P3HT-b-polyisoprene for which each block is compatible with the active materials. Optimal addition of P3HT-b-polyisoprene enables to get a 30%-improved efficiency and a 90%-enhanced lifetime of the solar cells.