Nouveaux composés organiques π-conjugués à base de Thiéno[2,3-b]indole destinés aux dispositifs optoélectroniques et photovoltaïques

Abstract

Depuis les premiers travaux pionniers de Grätzel, en 1991, les cellules solaires sensibilisées par les colorants (DSSC) ont suscité de nombreuses recherches qui ont montré qu’elles présentent d’énormes perspectives et sont une technologie photovoltaïque économiquement viable. Élaborées au moyen des méthodes peu coûteuses, composées de matériaux hybrides organique-inorganique respectueux de l'environnement et jouissant d’une grande flexibilité, ces cellules affichent une efficacité de conversion très modeste atteignant 14,5%. Cette thèse s’inscrit dans le contexte global d’améliorations des performances des cellules DSSC via la conception de nouveaux colorants à base de Thiéno[2,3-b]indole. L’approche adoptée est une approche théorique basée sur les méthodes de la chimie quantique DFT et sa variante dépendante du temps TD-DFT. L’étude des propriétés géométrique, électroniques, optiques et photovoltaïques des différentes molécules conçues par substitution et/ou par greffage au niveau des structures, D-π-A/D-A1-A, des molécules de références à base de Thiéno[2,3-b]indole a mis en exergue une nette amélioration des performances des colorants de base synthétisés expérimentalement. Au-delà de la détermination des propriétés optiques et électrochimiques des colorants isolés, nous avons modélisé le mécanisme d’adsorption sur la surface de semi-conducteur TiO2. Les résultats ont monté que ces composés à base de Thiéno[2,3-b]indole peuvent être utilisés comme des sensibilisateurs prometteurs pour des applications dans les cellules photovoltaïque de type DSSC. Les évaluations expérimentales demeurent un objet de recherche complémentaire pour pouvoir valider ces prédictions théoriques.