Cristaux liquides de type donneur-accepteur-donneur pour la conversion photovoltaïque

Abstract

Ce travail de thèse porte sur la synthèse de cristaux liquides semiconducteurs, obtenus à partir de molécules associant des unités à caractère donneur-accepteur-donneur (DAD) et substituées aux deux extrémités par une chaîne oligosiloxane. Le fort pouvoir microségrégeant des oligosiloxanes a pour effet de stabiliser, pour l ensemble des matériaux, une phase smectique unique (désordonnée) sur une gamme de température remarquablement large (>300C). Pour des raisons de géométrie, les partie D et A doivent se nanostructurer en phase smectique pour conduire à la formation d une structure à lamelles D/A alternées, favorable pour des applications photovoltaïques. Les matériaux ont fait l objet de nombreuses études, notamment pour caractériser leurs propriétés structurales, photophysiques et de transport de charge. Ces matériaux ont ainsi révélé l existence d un transport de charge ambipolaire avec des valeurs de mobilité de l ordre de 10-3 cm2/Vs en phase smectique. Les tests préliminaires de conversion photovoltaïque montre l existence d un très faible rendement, qui démontre l importance d un travail ultérieur d optimisation des conditions de dépôts et du contrôle de l orientation des couches smectiques sur les substrats.The aim of this work is to synthesize semiconducting liquid crystals, based on a donor-acceptor-donor (DAD) molecular triad and bearing an oligosiloxane chain at both extremities. The role of oligosiloxanes is to reinforce microphase separation such as to stabilize a disordered smectic phase on a quite broad temperature range (>300C) for all materials. For geometrical reasons, a nanostructuration of the D and A parts of the molecules is expected to occur in the smectic phase, resulting in a D/A alternated lamellar structure that is favourable for photovoltaic applications. All materials have been studied in order to characterize their structural, photophysical and charge transport properties, in particular. An ambipolar charge transport was thus detected in the smectic phase, with mobility values in the order of 10-3 cm2/Vs. Preliminary investigations of photovoltaic properties led to very low conversion yields, bringing evidence for a subsequent need to optimize the control of the smectic film orientation onto the substrates.STRASBOURG-Sc. et Techniques (674822102) / SudocSudocFranceF