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Univ. Paris-Saclay
Dipyrrométhènes métallés (Co, Ni, Cu) et dipyrannilidènes : de nouveaux matériaux organiques pour la conversion photovoltaïque dce l'énergie solaire
Vincent Barth - NIMBE/LICSEN
Vendredi 19/09/2014, 14:30-17:30
Amphithéâtre Durand, Bât. Esclangon, UPMC-Campus de Jussieu, Paris

Soutenance à : Amphithéâtre Durand, Bât. Esclangon, UPMC-Campus de Jussieu, Paris

 


Résumé :

Aujourd’hui, les meilleurs résultats obtenus avec des cellules photovoltaïques organiques atteignent plus de 10 %, et possèdent de nombreux avantages sur les cellules classiques à base de silicium (faibles coûts énergétique et financier, substrats légers et flexibles). Cependant, de nombreux défis technologiques restent à relever. La recherche de nouvelles molécules absorbantes et efficaces pour le photovoltaïque en est un exemple. Nous nous sommes ainsi intéressés à une famille de dipyrrométhènes métallés (Co, Ni, Cu). C’est un système stable, π-conjugué et fortement absorbant.  Après avoir mis au point un protocole de synthèse et caractériser ces complexes, nous avons pu confirmer le caractère semi-conducteur de ces molécules. Malheureusement, les résultats PV sont restés bien en deçà de nos espérances. Un autre aspect limitant du photovoltaïque organique provient des problèmes d’injection de charges à l’interface anodique. Dans le travail que nous présentons, nous avons étudié une famille de molécules, les dipyrannylidènes, comme couche interstitielle anodique pour collecter les trous au sein d’une cellule solaire organique. Une étude en AFM a permis de mettre en évidence une nano-structuration remarquable d’une couche préparée par évaporation sous vide. Les cellules photovoltaïques préparées avec cette couche interstitielle se sont avérées très efficaces. Enfin, des expériences en photoémission ont été réalisées (synchrotron SOLEIL) afin de comprendre le fonctionnement de cette couche et l’importance de sa structuration.

 

Mots clés : synthèse ; photovoltaïque organique ; complexes organométalliques ; couche interstitielle ; dipyrrométhènes ; dipyrranylidènes  

 


Dipyrromethenes complexes (Co, Ni, Cu) and dipyrannilidenes: new organic materials for photovoltaic solar energy conversion

Abstract:

Today, organic photovoltaic solar cells reach more than 10% yield, and have many advantages over conventional silicon cells (low energy and financial cost, lightweight and flexible substrates). However, many technical challenges remain. Finding new and effective absorbing molecules for photovoltaics is one of them. We first studied a new family of molecules, metallated (Co, Ni, Cu) dipyrromethene. These molecule are stable, π-conjugated and highly absorbent. Having developed a protocol synthesis and characterized these complexes, we confirmed the semiconductor behaviour of these molecules. Unfortunately, the PV results were well below our expectations. Another aspect limiting the organic photovoltaic technology comes from problems of charge injection at the anodic interface. In this work we present a family of molecules, dipyrannylidenes as anodic interfacial layer to collect holes in an organic solar cell. An AFM study has highlighted a remarkable nanostructuring prepared by a vacuum evaporation layer. Photovoltaic cells made with this interstitial layer proved very effective. Finally, experiments were performed in photoemission (SOLEIL synchrotron) to understand the functioning of this layer and the importance of its structure.

 

 

 

Contact : Ludovic TORTECH

 

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