Cellules solaires de type hétérojonction en volume basées sur des copolymères à bande interdite étroite et sur des dérivés solubles du fullerène
Langue Anglais
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Auteur : Ibraikulov, Olzhas
Date de soutenance : 01-12-2016

Directeur(s) de thèse : Heiser, Thomas

Président : Haacke, Stefan
Rapporteur(s) : Würfel, Uli - Bonnassieux, Yvan
Membre(s) du jury : Alekseev, Alexander S.

Établissement de soutenance : Strasbourg
Laboratoire : Laboratoire des sciences de l'ingénieur, de l'informatique et de l'imagerie (Strasbourg ; 2013-....)
École doctorale : École doctorale Mathématiques, sciences de l'information et de l'ingénieur (Strasbourg ; 1997-....)
 
Discipline : Physique et technologie des composants
Classification : Sciences de l'ingénieur, Physique

Mots-clés libres : Cellules solaires organiques, Transport de charges, Semi-conducteurs organiques, Transistors organiques à effet de champ, Diodes à courant limité à charge spatiale
Mots-clés :
  • Cellules solaires organiques
  • Transistors organiques à effet de champ
  • Transistors à jonctions
  • Transfert de charge
  • Copolymères à faible bande interdite
  • Fullerènes
Résumé : La structure chimique des semiconducteurs organiques utilisés dans les cellules photovoltaïques à base d’hétérojonction en volume peut fortement influencer les performances du dispositif final. Pour cette raison, une meilleure compréhension des relations structure-propriétés demeure cruciale pour l’amélioration des performances. Dans ce contexte, cette thèse fait état d'études approfondies du transport des charges, de la morphologie et des propriétés photovoltaïques sur de nouveaux copolymères à faible bande interdite. En premier lieu, l'impact de la position des chaînes alkyles sur les propriétés opto-électroniques et morphologiques a été étudié sur une famille de polymères. Les mesures du transport de charges ont montré que la planéité du squelette du copolymère influe sur l’évolution de la mobilité des charges avec la concentration de porteurs libres. Ce comportement suggère que le désordre énergétique électronique est fortement impacté par les angles de torsion intramoléculaire le long de la chaîne conjuguée. Un second copolymère à base d'unités accepteur de [2,1,3] thiadiazole pyridique, dont les niveaux d’énergie des orbitales frontières sont optimales pour l’application photovoltaïque, a ensuite été étudié. Les performances obtenues en cellule photovoltaïque sont très inférieures aux attentes. Des analyses de la morphologie et du transport de charge ont révélé que l’orientation des lamelles cristallines est défavorable au transport perpendiculaire au film organique et empêche ainsi une bonne extraction des charges photo-générées. Enfin, les propriétés opto-électroniques et photovoltaïques de copolymères fluorés ont été étudiées. Dans ce cas, les atomes de fluor favorisent la formation de lamelles orientées favorablement pour le transport. Ces bonnes propriétés nous ont permis d'atteindre un rendement de conversion de puissance de 9,8% avec une simple hétérojonction polymère:fullerène.
 
Type de contenu : Text
Format : PDF
 
Entrepôt d'origine : STAR : dépôt national des thèses électroniques françaises
Identifiant : 2016STRAD046
Type de ressource : Thèse