Réalisation et caractérisation de cellules solaires organiques à couches composites polymères incluant des nanotubes de carbones

Discipline

Électronique des Hautes Fréquences et Optoélectronique

Classification

Sciences de l'ingénieur

Mots-clés libres

optimisation, matériaux organiques, nanomatériaux, cellules photovoltaïques, polymères, optoélectronique organique

Mots-clés

Optoélectronique - Composés organiques - Polymères - Thèses et écrits académiques,

Nanotubes - Thèses et écrits académiques,

Photopiles - Polymères - Thèses et écrits académiques

L'objectif de ce travail est de remplacer, dans les composites polymères-fullerène actuellement étudiés en tant que couche active de cellules photovoltaïques organiques, les C60 par des nanotubes de carbone (NTC): du fait de leur forme et de leurs propriétés électroniques, on peut les utiliser comme accepteur d'électrons, comme le C60, et assurer de plus un meilleur transport des charges photogénérées vers les électrodes. Afin d'optimiser ce transport, une orientation des NTC dans le composite polymère-NTC (P3HT-NTC) perpendiculairement aux électrodes, par application d'un champ électrique, a été développée dans des dispositifs à électrodes interdigitées. L'observation par microscopie électronique révèle que cette orientation dépend des caractéristiques électriques du champ: amplitude, fréquence et forme du signal. La technique d'orientation a été ensuite transposée dans le cas de structures sandwich typiques des cellules solaires organiques, par application du champ électrique pendant une étape de recuit à température voisine de la transition vitreuse de la matrice polymère. Une augmentation du rendement des cellules solaires organiques a pu être notée dans le cas de l'application d'un champ continu. Une formulation originale des solutions composites, P3HT-PCBM et P3HT-NTC-PCBM, nous a conduit à obtenir des rendements de conversion photovoltaïque à l'état de l'art.