Etude théorique des propriétés optoélectroniques des cellules photovoltaïques organiques et hybrides

Abstract

L'objectif de cette thèse consiste à examiner l'impact de divers accepteurs auxiliaires (A') intégrés aux colorants de type D-A'-p-A à base de dithiénosilole. La recherche vise à analyser l'influence de ces unités A' sur les caractéristiques fondamentales de ces colorants, en particulier leur application potentielle dans les cellules solaires à colorant (DSSC). La série de nouveaux colorants de type D-A'-p-A a été conçue par modification structurale de l'accepteur auxiliaire du colorant de référence B-87 synthétisé expérimentalement. Outre le pont p-conjugué dithiénosilole (DTS), les sept nouveaux photosensibilisateurs organiques comprennent également le groupement donneur d'électrons indoline, l'acide cyanoacrylique comme groupe d'ancrage et une combinaison de divers accepteurs auxiliaires (A'). La Théorie de la Fonctionnelle de la Densité (DFT) ainsi que sa variante dépendante du temps TD-DFT ont été utilisées afin d'explorer les propriétés structurales, optoélectroniques et photovoltaïques des nouveaux colorants. Dans l'ensemble, les nouveaux photosensibilisants organiques à architecture D-A'-p-A présentent une force motrice suffisante pour permettre leur utilisation comme photo- sensibilisateurs dans les cellules solaires (DSSC). Parmi les colorants étudiés, le BTD-7, qui intègre le benzotriazole comme accepteur d'électrons auxiliaire, présente des performances particulièrement intéressantes en raison de son bon équilibre entre les caractéristiques optoélectroniques et photovoltaïques. En n effet, bien que le BTD-7 présente une absorption maximale à ?max = 533.74 nm, légèrement décalée vers le bleu par rapport au colorant de référence B-87, il possède la valeur Voc la plus élevée et des valeurs de ?????????????????et ?G???????????????????? suffisamment faibles, ainsi qu'une valeur LHE élevée, ce qui contribue à l'obtention d'une valeur Jsc maximale. Les clusters colorants@(TiO2)9 présentent des bandes d'absorption décalées vers le bleu par rapport aux colorants isolés.