Films minces nanostructurés de domaines sub-10 nm à partir de copolymères biosourcés pour des applications dans le photovoltaïque organique

La structuration nanometrique par l'auto-assemblage des copolymeres a blocs est l'une des strategies « bottom-up » prometteuses pour controler la morphologie de la couche active de cellules photovoltaiques organiques. Dans cette these, une nouvelle classe de copolymere constitue d’un bloc semi-conducteur π-conjugue poly(3-hexylthiophene) (P3HT) regioregulier et d’un bloc oligosaccharidique a ete synthetisee et a montre une auto-organisation en nanostructures periodiques de domaine inferieure a 10 nm. Deux systemes de copolymeres a blocs ont ete synthetises, le P3HT-bloc-maltoheptaose peracetyle (P3HT-b-AcMal7) et le P3HT-bloc-maltoheptaose (P3HT-b-Mal7), via une reaction de chimie "clic" entre les segments oligosaccharidiques et P3HT fonctionnalises en extremite. Une etude exhaustive sur leur comportement d'auto-assemblage par des analyses AFM, TEM et de diffusion des rayons X a revele que le copolymere a bloc P3HT-b-AcMal7 montre une propension a s'auto-assembler par recuit thermique en structures lamellaires avec une resolution inferieure a 10 nm, c’est-a-dire la morphologie et la taille ideale pour la couche active d’une cellule photovoltaique organique. De plus, ce systeme presente l’une des plus petites tailles de domaines realisees par l'auto-assemblage de copolymeres a blocs a base de P3HT. Un reseau lamellaire compose uniquement du P3HT a ete obtenu par gravure chimique selective du bloc sacrificiel AcMal7 a partir d'un film nano-organise de P3HT-b-AcMal7 et ceci sans affecter la structure lamellaire initiale. Les domaines vides du AcMal7 grave pourront etre remplis par un compose accepteur d'electrons tel que le [6,6]-phenyl-C61-butanoate de methyle (PCBM) pour l’application photovoltaique comme perspective de cette these. Les resultats et les connaissances acquises dans cette etude devraient permettre d'augmenter les performances des prochaines generations de cellules photovoltaiques organiques.