Matériaux moléculaires à base du carbazole et/ou thiophène. Conception, propriétés, modélisation et applications

Abstract

Les cellules photovoltaïques les plus utilisées sont les cellules à base de silicium qui présentent 80% avec un rendement de conversion de l’ordre de 25%, mais leurs productions et leurs recyclages sont polluants et très couteux. Pour résoudre ce problème, d’autres alternatives sont étudiées comme les cellules solaires organiques. Les cellules solaires organiques de type bulk hétérojonction (BHJ) ou sensibilisées par des colorants (DSSC) présentent une technologie très prometteuse grâce à leurs faibles couts de fabrication, leurs flexibilités et leurs légèretés. Depuis de nombreuses études réalisées dans ce domaine, le rendement de conversion de la lumière solaire a atteint juste 13% à nos jours en utilisant des cellules à multi-jonction. La recherche et la conception des nouveaux matériaux organiques est un voie à explorer pour améliorer ce rendement. Ce travail est réalisé dans le but d’étudier des propriétés des matériaux moléculaires π-conjugués à base de carbazole et/ ou thiophène en vue de les utiliser dans des cellules solaires organiques (de type BHJ) ou sensibilisées par des colorants (de type DSSC). Les propriétés structurales, électroniques et optiques ont été exploré pour ces matériaux à l’aide de la théorie de la fonctionnelle de la densité (DFT) et son approche dépendante de temps (TD-DFT). L’un des intérêts majeurs de cette étude est d’éprouver les capacités des outils théoriques pour la prédiction des propriétés optoélectroniques et la sélection des matériaux adéquats, avant toute étape de synthèse