Matériaux hybrides fonctionnels pour la conversion de l'énergie solaire en électricité – FMOCSOLE

Les matériaux hybrides organique-inorganique sont de nouveaux matériaux très prometteurs pour des applications variées telles que le stockage et la conversion de l’énergie. Néanmoins, malgré les progrès récents réalisés, un important effort de recherche fondamentale est encore nécessaire pour résoudre les problèmes rencontrés dans le domaine de la conversion photovoltaïque en termes d'efficacité et de stabilité à long-terme des dispositifs correspondants. Ainsi, des problèmes d'absorption de la lumière, d'interfaces et de pertes, liés à un mauvais contrôle de la nanostructuration des différents constituants et aux propriétés d'absorption de la lumière réduites des molécules organiques, doivent être résolus pour obtenir des dispositifs efficaces. C’est dans ce contexte qu’il est prévu de concevoir des structures hybrides organique-inorganique solides capables de convertir l’énergie lumineuse en électricité en développant simultanément trois aspects originaux: i) des chromophores organiques "push-pull" et des chaînes multichromophores conduisant à une collecte optimale de l’énergie solaire; ii) des réseaux pseudo-3D d’oxydes semi-conducteurs à méso- et macroporosités hiérarchiques permettant une absorption modulée de la lumière et un contrôle précis de l’interface avec les composants organiques; iii) de nouveaux conducteurs de trous amorphes, les verres moléculaires, assurant la régénération du système après illumination. Une fois la préparation de chaque constituant réalisée, les réseaux d’oxyde poreux seront chimiquement modifiés en surface par les nouveaux chromophores organiques puis les transporteurs de trous seront insérés dans les structures hybrides résultantes pour fournir des cellules hybrides solides à colorants qui seront ensuite caractérisées. L’influence des caractéristiques de chaque composant (propriétés optiques et électroniques, morphologie, texture, structure, mobilité de trous, etc…) sur les performances photovoltaïques sera soigneusement étudiée pour dégager les facteurs gouvernant l’efficacité de ces nouveaux systèmes.