Polymères pi-Conjugués pour la Conversion Photovoltaïque

Copolymère à base de Quinoxaline

Les semi-conducteurs organiques, polymères et petites molécules pi-conjugués, sont des matériaux qui peuvent présenter des propriétés optiques et électroniques intéressantes pour des applications dans les domaines de la microélectronique ou de la production d’énergie. Ces matériaux présentent l’avantage de pouvoir être déposés sur des substrats flexibles et légers, notamment en faisant appel à des techniques d'impression.
 
Depuis la découverte du transfert de charge photo-induit dans les composites à bases de polymères pi-conjugués et de fullerène C60, les recherches visant à développer de nouveaux matériaux adaptés pour des applications dans des dispositifs photovoltaïques n’ont cessées de croître.
 
Dans ce contexte que nous développons depuis quelques années de nouveaux oligomères et copolymères, semi-conducteurs organiques, qui présentent des domaines d’absorption optimisés pour collecter les photons dans le domaine visible du spectre solaire. Les niveaux énergétiques (HOMO-LUMO) de ces systèmes peuvent également être adaptés par le biais de substitution pour permettre une dissociation efficace des excitons en présence d’accepteurs tels que des dérivés de fullerènes. En jouant sur la structure chimique de ces molécules ou sur la régiorégularité des chaînes de polymères, il est possible d’obtenir des matériaux qui présentent des propriétés d'auto-organisation remarquables, ce qui est favorable au transport des charges à travers la couche active des dispositifs.
 
 
 

Caffy et al. Polym. Chem., 2016.

Les oligomères et copolymères que nous développons sont utilisés en tant que donneurs en hétérojonction en volume avec des dérivés fullerènes tels que le PCBM-C60 ou PCBM-C70. Ces dernières années nous avons développé des matériaux à base de fluorenone, de benzothiadiazole ou encore de quinoxaline. Afin d'étudier les propriétés photovoltaiques de ces nouvelles macromolécules nous fabriquons et étudions des dispositifs photovoltaïques en utilisant les équipements disponibles sur la plateforme Hybriden.
Les rendements de conversion des dispositifs de test réalisés avec ces polymères atteignent 5.2% pour les systèmes les plus efficaces. Les surfaces actives de ces cellules sont de 0.3 cm².

 

J.Mater.Chem-11.pdf

Polym.Chem-16.pdf

 

Maj : 04/10/2017 (388)

 

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