Matériaux moléculaires pour reproduire le schéma en Z de la photosynthèse et pour l'amélioration des performances des cellules photovoltaïques hybrides à colorant

L objectif de cette thèse consistait à développer des systèmes moléculaires et hybrides (molécules chimisorbées à la surface d un semi-conducteur (SC) de type n et p) capables de convertir l énergie solaire en une forme directement utilisable par l Homme : énergie électrochimique et électrique. Les...

Description complète

Détails bibliographiques
Auteurs principaux : Favereau Ludovic (Auteur), Blart Errol (Directeur de thèse, Membre du jury), Odobel Fabrice (Directeur de thèse, Membre du jury), Hissler Muriel (Président du jury de soutenance, Membre du jury), Fagès Frédéric (Rapporteur de la thèse, Membre du jury), Hasenknopf Bernold (Rapporteur de la thèse, Membre du jury)
Collectivités auteurs : Université de Nantes 1962-2021 (Organisme de soutenance), Université de Nantes Faculté des sciences et des techniques (Autre partenaire associé à la thèse), École doctorale Matériaux, Matières, Molécules en Pays de la Loire (3MPL) Le Mans 2008-2021 (Ecole doctorale associée à la thèse)
Format : Thèse ou mémoire
Langue : français
anglais
Titre complet : Matériaux moléculaires pour reproduire le schéma en Z de la photosynthèse et pour l'amélioration des performances des cellules photovoltaïques hybrides à colorant / Ludovic Favereau; sous la direction de Fabrice Odobel ; co-encadrant de thèse Errol Blart
Publié : [S.l.] : [s.n.] , 2014
Description matérielle : 1 vol. (205 p.)
Condition d'utilisation et de reproduction : Publication autorisée par le jury
Note de thèse : Thèse de doctorat : Chimie fine, Chimie organique : Nantes : 2014
Sujets :
Documents associés : Reproduit comme: Matériaux moléculaires pour reproduire le schéma en Z de la photosynthèse et pour l'amélioration des performances des cellules photovoltaïques hybrides à colorant
Particularités de l'exemplaire : BU Sciences, Ex. 1 :
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314 |a Ecole(s) Doctorale(s) : École doctorale Molécules, Matières et Matériaux (3MPL) (Nantes) 
314 |a Autre(s) contribution(s) : Muriel Hissler (Président du jury) ; Jacques Guillaume, Charles Delannoy (Membre(s) du jury) ; Frédéric Fages, Bernard Hasenknopf (Rapporteur(s)) 
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320 |a Réf. bibliogr. 
328 |b Thèse de doctorat  |c Chimie fine, Chimie organique  |e Nantes  |d 2014 
330 |a L objectif de cette thèse consistait à développer des systèmes moléculaires et hybrides (molécules chimisorbées à la surface d un semi-conducteur (SC) de type n et p) capables de convertir l énergie solaire en une forme directement utilisable par l Homme : énergie électrochimique et électrique. Les deux premiers chapitres décrivent la conception et la synthèse de systèmes moléculaires artificiels en vue de reproduire pour la première fois la fonction du schéma en Z de l appareil photosynthétique naturel. Pour accomplir cela, notre stratégie, analogue à celle de la Nature, a consisté à lier de façon covalente deux photosystèmes moléculaires distincts : PS1 et PS2, capables d engendrer chacun, deux processus photoinduits de séparations des charges. La génération des deux états à charges séparées évoqués ci-avant au sein de la même architecture moléculaire, permet alors l évolution du système vers un état final à charges séparées comprenant un fort oxydant et un fort réducteur, par une réaction de recombinaison des charges entre une espèce réduite du PS2 et une oxydée du PS1, à l instar du schéma en Z naturel. Le troisième chapitre porte sur les cellules photovoltaïques hybrides à colorant fondées sur l emploi d un SCp (NiO). En vue d améliorer les performances de celles-ci par une meilleure compréhension des processus impliqués, trois colorants organiques fondés sur les dicétopyrrolopyrroles ont été synthétisés et testés dans des dispositifs photovoltaïques. L ingénierie de l interface colorant-NiO par passivation de la surface du SC a permis d obtenir des rendements de photoconversion intéressants, offrant de nouvelles perspectives pour l amélioration de ces cellules. 
330 |a The aim of this thesis concerns the development of new photomolecular and hybrid systems (molecules chemisorbed at the surface of a n- and p-type semiconductor) to convert solar energy into electrochemical and electrical energy. The first two chapters involve the synthesis and the characterization of new molecular materials to mimic, for the first time, the Z scheme function of oxygenic photosynthesis. The concept proposed herein consists in electronically coupling two photoinduced charge separation processes brought about by two photons inside two distinct photomolecular systems: PS1 and PS2. Inside the same molecular architecture, the formation of the two charge separated states noted above brings on the production of a final charges separated state containing a strong oxidant and a strong reductant, similary to what occurs in natural photosynthesis. The final chapter deals with the sensitization of p-type semi-conductors for photovoltaic conversion. New organic dyes based on the diketopyrrolopyrrole unit were synthetized and characterized, allowing us to enhance NiO DSSC photoconversion efficiency. Moreover, the engineering of the Dye-NiO interface by a passivating layer offers the possibility to obtain higher photoconversion efficiency (PCE), and paving the way to new strategies to enhance the PCE of this type of device. 
371 1 |a Publication autorisée par le jury 
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