Soutenance de thèse de ABBASSI Lydia

Résumé de la thèse

Les cellules photovoltaïques organiques (OPV) se sont imposées comme une technologie prometteuse dans le domaine des énergies renouvelables grâce à leurs avantages uniques, notamment leur légèreté, leur flexibilité et la possibilité de fabrication à faible coût. Ces caractéristiques les rendent adaptées à une large gamme d'applications, telles que l'électronique portable et les objets nomades. L'apparition des OPV extensibles renforce encore leur adaptabilité sur des surfaces irrégulières et déformables. Cependant, combiner des performances élevées avec une bonne stabilité mécanique demeure un défi majeur, nécessitant une optimisation dans le choix des matériaux, les techniques de fabrication et traitement ainsi que l'architecture des dispositifs. Dans ce contexte, cette thèse porte sur l'élaboration et la caractérisation de couches à base de polymères destinées à l'OPV étirable, l'objectif étant d'intégrer des matériaux compatibles avec les exigences des dispositifs intrinsèquement étirables, tout en caractérisant le comportement structural, optoélectronique et mécanique des matériaux impliqués. La première partie de cette thèse vise à optimiser le substrat et l'électrode transparente étirables. Nous avons opté pour un substrat en polyuréthane thermoplastique (TPU) et une électrode à base de PEDOT:PSS dopé, la formulation ainsi que les paramètres de dépôt par blade-coating ont été optimisés pour satisfaire un bon compromis entre la transparence optique et la conductivité électrique. La seconde partie de la thèse est consacrée à l'étude structurale par GIXRD de couches actives. Nous avons notamment effectué une comparaison entre les deux techniques de dépôt par spin-coating et blade-coating, ainsi que l'effet du recuit sur le mélange binaire PM6 :Y12. Le comportement de ce mélange déposé sur substrat extensible a ensuite été étudié sous traction uniaxiale par GIXRD in-situ. Dans l'optique de développer une couche active efficace, étirable et industrialisable, nous avons par la suite analysé l'effet de la concentration du polymère accepteur dans le mélange ternaire PM6 :Y12 :PY-IT, où le rôle du Y12 est l'amélioration de la solubilité du PY-IT dans l'o-xylène, permettant de se passer des solvants halogénés et d'aller vers un processus plus « vert ». Enfin, la dernière partie constitue une base pour le développement d'une cellule OPV étirable entièrement réalisée par voie liquide. Nous y explorons les principaux défis liés à l'élaboration d'une électrode supérieure en PEDOT :PSS et à la performance des cellules fabriquées sur le substrat TPU/PEDOT :PSS précédemment optimisé.