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Des structures auto-assemblées pour des cellules solaires à haut rendement

L'efficacité des cellules solaires peut être considérablement améliorée en contrôlant la morphologie et l'orientation des molécules donneuses et acceptrices dans la couche active. Un projet financé par l'UE a développé une cellule solaire organique efficace basée sur des structures de platine auto-assemblées qui fournissent un nouveau niveau de contrôle sur la morphologie de la molécule.
Des structures auto-assemblées pour des cellules solaires à haut rendement
Des techniques d'auto-assemblage pour la production de matériaux organiques peuvent ouvrir la voie à des cellules solaires plus puissantes. Les interactions non-covalentes telles que l'empilage p-p, les liaisons d'hydrogène, les liaisons d'halogène et les interactions métallophiles peuvent aider à construire de tels ensembles.

Dans le cadre du projet SASOLAR13 (Self-assembly strategies towards optimal morphology in small molecule organic solar cells), financé par l'UE, les scientifiques ont démontré que les complexes de platine auto-assemblés peuvent organiser les semi-conducteurs en architectures organisées à l'aide d'interactions métallophiles en combinaison avec l'empilage p-p. En d'autres termes, ces structures auto-assemblées ont permis à l'équipe de coder la morphologie directement aux structures chimiques donneuses et acceptrices.

En utilisant la spectrométrie à rayons X, les chercheurs ont sondé comment la morphologie et les propriétés physiques des matériaux à l'étude affectent la cinétique des processus de transfert des électrons. L'équipe a démontré que de petites molécules rigides coordonnées aux centres de platine améliorent l'emballage moléculaire, ce qui entraîne une meilleure mobilité de la charge. En particulier, les complexes de platine contenant un noyau thiophène unique ou un groupement benzothiophène ont démontré de meilleures propriétés de transport de charge que les complexes contenant des segments d'oligothiopène plus longs.

Dernièrement, les structures auto-assemblées ont suscité beaucoup d'intérêt en raison de leurs propriétés électroniques et optiques intéressantes. SASOLAR13 a démontré avec succès que l'utilisation des structures auto-assemblées composées de molécules simples peut augmenter l'efficacité des cellules solaires organiques.

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Mots-clés

Structures auto-assemblées, cellules solaires, platine, morphologie de la molécule, SASOLAR13