Polymères conjugués à faible bande interdite à base de thiophène/phénylène/thiophène pour des applications photovoltaïques efficaces dans l'infrarouge proche

Nous avons préparé des polymères conjugués à faible bande interdite à base de thiophène/phénylène/thiophène (TPT) présentant des niveaux d'énergie réglables et avons étudié leur application dans les cellules solaires. En incorporant divers comonomères attracteurs d'électrons par des réactions de couplage Stille, nous avons obtenu des copolymères donneur/acceptateur à base de TPT ayant des bandes interdites allant de 1.0 à 1.8 eV. Nous avons comparé les spectres d'absorption, l'électrochimie, la mobilité des trous sous effet de champ et les propriétés photovoltaïques de ces dérivés TPT à faible bande interdite avec celles du poly(3-hexylthiophène) (P3HT). Les coefficients d'absorption des films minces se situaient dans la plage de 0.77 × 10^5 à 1.4 × 10^5 cm−1. Ces matériaux ont montré des mobilités de trous suffisamment élevées (>10−3 cm² V−1 s−1) pour une extraction efficace des charges et de bons facteurs de remplissage pour des applications photovoltaïques organiques. Des études électrochimiques ont indiqué des niveaux HOMO/LUMO désirables, avec une bonne corrélation entre les niveaux d'énergie HOMO et la tension de circuit ouvert (Voc) lorsque les polymères étaient mélangés avec un dérivé de fullerène en tant qu'acceptateur d'électrons. Des rendements de conversion d'énergie pouvant atteindre 4.3% ont été obtenus sous lumière solaire simulée AM 1.5G (100 mW cm−2). Nos résultats suggèrent que les dérivés TPT présentant des groupes attracteurs d'électrons appropriés sont des matériaux photovoltaïques prometteurs.