Utilisation de copolymères à blocs dans les cellules solaires organiques : morphologie, transport de charges et conversion photovoltaïque

• Main Author: Gernigon, Véronique
• Language: fra
• Published: Université de Strasbourg 2012
• Subjects: [CHIM:OTHE] Chemical Sciences/Other; [CHIM:OTHE] Chimie/Autre; [SPI:OTHER] Engineering Sciences/Other; [SPI:OTHER] Sciences de l'ingénieur/Autre; Copolymères à blocs; Photovoltaïque organique; Auto-assemblage; Transport de charges
• Online Access: http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00744967; http://tel.archives-ouvertes.fr/docs/00/74/49/67/PDF/GERNIGON_Veronique_2012_ED269.pdf

Les matériaux les plus répandus dans le domaine du photovoltaïque (PV) organique à base de polymères sont le poly(3-hexylthiophène) régiorégulier (rr-P3HT) et le [6,6]-phenyl-C61-butyric acide methyl ester (PCBM). La couche active est une hétérojonction en volume (BHJ) de nanodomaines interpénétrés accepteur d'électron (le PCBM) et donneur d'électron (le P3HT). Le contrôle de la morphologie de la couche active et de sa stabilité est un défi majeur pour le développement des cellules organiques et est au centre de ce travail de thèse.Dans un premier temps, nous avons cherché à contrôler la morphologie du mélange P3HT:PCBM via l'utilisation de compatibilisants. Deux familles de copolymères à blocs rigide et souple ont été étudiées. Elles ont en commun leur bloc rigide à base de P3HT et diffèrent par leur bloc souple. Pourla première famille, le bloc souple poly-butylacrylate est greffé de C60, ce qui lui confère une affinité chimique avec les domaines de PCBM, et la seconde famille a un bloc souple poly(4-vinylpiridine) (P4VP) non greffé en C60. De par son affinité chimique avec le C60, le PCBM se localisera préférentiellement au voisinage des domaines P4VP.Dans un deuxième temps, nous avons exploité les propriétés d'auto-assemblages des copolymères à blocs afin de les étudier en tant que matériaux photo-actifs. Nous avons cherché à appréhender l'influence de la nature du bloc flexible let de a taille des blocs souple et rigide sur l'organisation des copolymères ainsi que sur les propriétés de transport de charge et sur les performances PV.