Propriétés physico-chimiques des molécules organiques π-conjuguées à base d'indole utilisées comme matériaux dans les cellules solaires organiques

Abstract

La recherche de nouveaux matériaux à base de molécules π-conjuguées est devenue l'un des sujets les plus intéressants dans les domaines de la chimie, la physique et les sciences des matériaux, d’une façon générale. En raison de leurs propriétés, ces composés comptent parmi les matériaux les plus prometteurs pour la technologie des dispositifs optoélectroniques, comme LEDS, transistors (FETS) et les cellules solaires. Les cellules solaires organiques (BHJ) et sensibilisées par des colorants (DSSC) sont considérées aujourd’hui comme des technologies photovoltaïques économiquement viables. Cependant, les nombreuses études réalisées dans ce domaine, montrent que leur rendement de photo-conversion demeure faible. Ainsi, durant ces dernières années, l’amélioration de ce rendement a connu une intense activité de recherche. C’est dans ce cadre que s’inscrivent les travaux de la présente thèse. En effet, son objectif est de contribuer à l’amélioration des propriétés optoélectroniques des molécules π-conjugués, à base de Thiéno[2,3-b]indole, en vue de leurs applications comme des cellules solaires types BHJ et DSSC. Dans ce travail, nous avons utilisé les méthodes DFT, TD-DFT et DFTB pour décrire les différentes propriétés structurales, électroniques, optiques et photovoltaïques des séries de molécules π-conjuguées, de différentes structures. Aussi, le modèle 3D-QSPR a été appliqué à une de ces séries, pour prédire les propriétés tridimensionnelles les plus importantes, ce qui nous a permis de concevoir théoriquement de nouvelles molécules à haute performance. Les résultats obtenus dans le cadre de cette thèse montrent que les modifications que nous avons apportées à la molécule de référence au niveau du bridge et de l’accepteur ont amélioré les propriétés optoélectroniques, photovoltaïques et optiques.