Synthesis and study of conjugated systems for photovoltaic organic
Synthèse et Étude de Systèmes Conjugués pour le Photovoltaïque Organique
Résumé
Conjugated systems have been widely studied for 20 years for their optoelectronic properties and synthetic versatility that allow incorporation into various organic electronic devices ( OSCs, OLEDs, OFETs ... ). A growing interest in organic heterojunction solar celles based on chromophoric electron donors and acceptors is noted. In this context, the work presented in this manuscript focuses on the synthesis and study of molecular systems incorporable as donor in organic photovoltaic cells. The first chapter begins with a brief recall of solar cells history followed by the description of the workings, avantages and limitations of organic devices. The second part of this chapter is devoted to the description of bulk heterojunction solar cells ( BHJ-SC ) in which interpenetrating networks of donor and acceptor are intimately mixed. A particular focus is dedicated to BHJ-SC based on molecular systems. The two next chapters are devoted the synthesis and study of compounds of the triphenylamine ( TPA ) family. Chapter two deals with the synthesis of TPA susbtituted with groups able to promote strong intermolecular interactions, while the third chapter focuses on the improvement of spectroscopic and electronic properties by structural modification in those systems. In both part, synthesis, spectroscopic, electrochemical and theoretical studies are presented. The fourth and final chapter is dedicated to the diketopyrrolopyrrole ( DPP ) core. After a brief state of the art, the synthesis and properties of a serie of products are detailed.
Les systèmes conjugués sont depuis une vingtaine d'années très étudiés pour leurs propriétés optoélectroniques et leur versatilité synthétique qui permettent leur incorporation dans des composants électroniques organiques. Parmi ceux-ci, les cellules solaires organiques en hétérojonction à base de chromophores donneur et accepteur d'électrons font l'objet d'un intérêt grandissant. Dans ce contexte, le travail présenté porte sur la synthèse et l'étude de systèmes moléculaires conçus pour une incorporation en tant que donneurs d'électrons dans des cellules solaires organiques. Le premier chapitre rappelle l'historique des cellules solaires puis s'attache à décrire en détails les fonctionnements, avantages et limitations des composants organiques. La seconde partie du chapitre est consacrée à la description de cellules solaires " en réseaux interpénétrés " dans lesquelles donneur et accepteur d'électrons sont intimement mélangés avec en particulier l'incorporation de dérivés moléculaires comme donneurs d'électrons dans ces dispositifs. Les deux chapitres suivants sont consacrés aux synthèses et études de composés de la famille de la triphénylamine ( TPA ). Le chapitre deux traite de TPA substituées par des groupes susceptibles d'engendrer de fortes interactions intermoléculaires alors que le chapitre trois s'intéresse à l'amélioration des propriétés spectroscopiques et électroniques par modification structurale des TPA. Dans ces chapitres, la synthèse et les études des produits sont présentées. Le dernier chapitre est consacré à des dérivés du dicétopyrrolopyrrole ( DPP ). Après un rappel bibliographique, les synthèses et propriétés de DPP fonctionnalisés sont présentées.