Cette thèse porte principalement sur le développement de nouveaux polymères de type n à base de naphtalène diimide et de pérylène diimide obtenus par polymérisation par (hétéro)arylation directe (PHAD) pour la fabrication de cellules solaires tout polymère. Tout d’abord, les deux premiers chapitres portent sur le développement d’une méthode robuste de PHAD sur des polymères bien connus de la littérature, le PNDIOD-T2 et le PNDIBS deux analogues à base de naphtalène diimide. Les polymères synthétisés via cette méthode ont été comparés à des matériaux synthétisés par une méthode dite classique dans le domaine; la polymérisation croisée de Stille-Migita. Cela a permis d’étudier la structure des matériaux pour en évaluer la régiorégularité; une caractéristique clef dans l’électronique organique étant donné que quelques pourcents de défauts au sein des structures peuvent entraîner une diminution importante des performances. Dans le cadre de ces chapitres, il a été possible de développer une méthode permettant d’obtenir des matériaux plus régiorégulier que lors de l’utilisation de la méthode classique; chose très peu répandue dans la littérature, mais au combien important. En effet, la PHAD est une méthode plus simple, plus écoresponsable que sa comparse ce qui ouvrirait les portes pour la réduction des coûts à l’échelle industrielle en plus de permettre la création d’énergies vertes via de la chimie verte. À la suite du développement de cette méthode, un nouveau défi était donc de développer de nouveaux matériaux accepteurs d’électrons. Pour ce faire, nous avons choisi de synthétiser des matériaux de types accepteur-accepteur pour moduler les propriétés optoélectroniques. Cette technique visait à diminuer les niveaux énergétiques des matériaux afin d’être plus complémentaire à ceux des matériaux donneurs. De cette façon, il serait possible d’obtenir une absorption des photons du soleil sur une plus large gamme de longueur d’onde afin d’améliorer les performances des cellules solaires organiques. Malheureusement, malgré la réussite d’obtention de propriété optoélectroniques désirées, les polymères synthétisés ne présentent pas des caractéristiques photovoltaïques intéressantes, ce qui pourrait s’expliquer par une morphologie de la couche active inadéquate. / This thesis focuses on the development of new n-type polymers based on naphthalene diimide and perylene diimide made by direct poly (hetero)arylation (DHAP) for the fabrication of all-polymer solar cells. First, the first two chapters focus on the development of a robust DHAP method on polymers well known in the literature, PNDIOD-T2 and PNDIBS. The polymers synthesized by this method were compared with materials synthesized by known conventional methods in the field; the polymerization via cross-coupling known as Stille-Migita. This allowed the structural analysis of the materials in order to evaluate their regioregularity; a key feature in organic electronics as a few percent of defects within structures result in a drastic decrease in devices performance. As part of these chapters, it has been possible to develop a method allowing to obtain more regioregular materials compared with the classical methods; this have not been observed frequently in the literature, but is an important matter. Indeed, PHAD is a simpler, more ecoresponsible production method than the Stille method, which would open the doors for the reduction of the costs on the industrial scale in addition to allowing the creation of green energy via green chemistry. As a result of the development of this method, the new challenge was therefore to develop new electron-accepting materials. To do so, we have chosen to synthesize acceptor-acceptor materials, this was to also modulate their optoelectronic properties. This technique aimed to decrease the energy levels of materials in order to be more complementary to those of donor materials. In this way, it would be possible to absorb photons from the sun over a wider wavelength range in order to improve the performance of organic solar cells. Unfortunately, despite the success in obtaining the desired optoelectronic properties, the synthesized polymers do not exhibit interesting photovoltaic characteristics, which could be explained by the inadequate morphology of the active layer.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:LAVAL/oai:corpus.ulaval.ca:20.500.11794/67310 |
| Date | 02 February 2021 |
| Creators | Robitaille, Amélie |
| Contributors | Leclerc, Mario |
| Source Sets | Université Laval |
| Language | French |
| Detected Language | French |
| Type | thèse de doctorat, COAR1_1::Texte::Thèse::Thèse de doctorat |
| Format | 1 ressource en ligne (xxii, 221 pages), application/pdf |
| Rights | http://purl.org/coar/access_right/c_abf2 |
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