Parmi les technologies photovoltaïques émergentes, les cellules solaires à hétérojonction volumique montrent un fort potentiel de développement économique. Ces dispositifs peuvent être produits à faible coût et en grande quantité par des procédés industriels (procédé rouleau à rouleau, impression à jet d’encre...). La couche active d’un dispositif est composé d’un matériau riche en électron dit de « type p » et d’un matériau pauvre en électrons dit de « type n ». Dans les cinq dernières années, le remplacement du PCBM par des petites molécules purement organiques (appelées Non Fullerene Acceptors-NFA) a conduit à une progression majeure du domaine avec la démonstration d’un rendement de conversion atteignant 18 % (~15-20 % pour une cellule solaire silicium). De ce fait, le sujet de ce stage est principalement axé sur la synthèse d’une nouvelle classe de petites molécules originales pour les cellules solaires à hétérojonction volumique.

La plupart de ces matériaux sont basés sur des motifs polycycliques aromatiques issus de la chimie des pi- conjugués. Une grande variété de synthons sont déjà présents dans la littérature mais certains motifs restent inaccessibles par des voies catalysées usuelles. L’explosion de ce domaine incite à toujours élargir la gamme de structures et l’emploi de la photochimie reste très peu décrite pour la formation du cœur polyaromatique. Que ce soit sur des petites molécules ou des polymères, la réaction de cyclodéhydrochlorination (CDHC) forme une liaison C-C par activation photochimique en libérant une molécule de HCl. Cette réaction propre apporte une alternative de synthèse dans les semiconducteurs organiques à haute valeur ajoutée. Le stage sera centré sur le développement de cette approche inédite pour proposer des matériaux plus stables, innovants, moins onéreux avec une alternative durable de synthèse dans ce domaine.

CEA-Grenoble