Dye and electroactive monomer conjugates for hole transfer material in solid-state dye-sensitized solar cells

Colorants et monomères électroactifs conjugués pour matériaux de transport de trous appliqués aux cellules solaires à colorant à l’état solide L'objectif de ce travail est de développer des cellules solaires sensibilisées aux colorants à l'état solide (ss-DSSC) afin d'optimiser le transfert de charge interfacial dans la cellule solaire. Malgré la large utilisation d'électrolytes liquides, les problèmes de stabilité liés à l'évaporation des solvants ainsi que les fuites de liquide ont limité la production à grande échelle et la commercialisation de cellules solaires sensibilisées aux colorants (DSSC). Le remplacement de l'électrolyte liquide par des matériaux de transport de trous solides (HTM) est indispensable pour le développement à long terme des dispositifs. Les polymères conducteurs ont été choisis dans ce travail comme HTM en raison de leur haute conductivité de trou, leur bonne stabilité et leur préparation facile. Faisant partie de la molécule de colorant nouvellement conçue (autrement appelée sensibilisateur), le carbazole, monomère électroactif, est utilisé comme initiateur pour la copolymérisation avec le bis-(3,4 éthylènedioxythiophène) (bis-EDOT) comme précurseur dans le processus de polymérisation photo-électrochimique (PEP) in situ, pour assurer la liaison covalente entre le centre actif de la lumière et le copolymère généré, qui sert de HTM. L'interface entre le colorant et l'HTM est ainsi naturellement éliminée. En outre, l'effet de blocage de la chaîne alkyle en termes de performances des ss-DSSC a également été étudié en modifiant la structure moléculaire du colorant. La thèse est composée de cinq chapitres. Le chapitre 1 donne un contexte général des cellules solaires photovoltaïques. Le chapitre 2 se concentre sur les DSSCs, y compris les composants, le principe de fonctionnement et les techniques de caractérisation des DSSCs. Le chapitre 3 commence par présenter les différents types de sensibilisateurs et examine comment concevoir un nouveau colorant organique qui pourrait être lié de manière covalente au HTM. Le chapitre 4 présente les résultats des DSSC fabriqués avec le colorant conçu à l'origine. Le chapitre 5 relie les aspects théorique et empirique et examine les implications des résultats pour les études futures dans ce domaine.