Composites hybrides à base de polymères conducteurs pour la conversion de l’énergie solaire

Contacts : maria.amela-cortes@univ-rennes.fr; adele.renaud@univ-rennes.fr; yann.molard@univ-rennes.fr;

Bat 10A, équipe CSM / Institut des sciences chimiques de Rennes

Dans le contexte du réchauffement climatique, la nécessité de développer des énergies bas carbone,
propres, peu coûteuses et fiables oriente les efforts de recherche vers des systèmes de conversion de
l'énergie solaire efficaces et écologiques. Dans le domaine des cellules photovoltaïques (PV), de
nombreuses études se concentrent sur la recherche de nouveaux matériaux collecteurs de lumière,
stables et respectueux de l'environnement, ayant des propriétés optiques et électroniques adéquates
- c'est-à-dire, une bonne absorption dans la gamme d'émission du soleil et une conductivité élevée -
pour une conversion optimale de l’énergie lumineuse en électricité. Les clusters octaédriques de
molybdène (MC) sont des nano-objets inorganiques moléculaires composés de Mo, l'un des principaux
métaux industriels et peu toxiques. Les halogénures de MC (Mo6X14, X=Cl, Br, I) apparaissent comme
de nouveaux collecteurs de lumière prometteurs et peu toxiques en raison de leurs caractéristiques
optiques et électroniques remarquables (forte absorption dans le visible, durée de vie de l'ordre de 1-
1000 μs, propriétés ambipolaires). Cependant, jusqu’alors, les faibles transports électroniques des
couches limitent l'efficacité de la photo-conversion des cellules solaires à base de MC. Afin d'améliorer
les performances de ces dispositifs en favorisant la séparation des charges photo-générées et leur
transport, une des stratégies est l'incorporation des MC dans une matrice polymère conductrice.

L’objectif du stage est donc d’associer les MC à des polymères conducteurs développés au laboratoire.
L’étude se concentrera autour de polymères polyioniques conducteurs à base de
polythiophène, composés de groupements imidazolium, ce qui permettra la fonctionnalisation des
halogénures MC. Les nanocomposites obtenus seront ensuite déposés sur des surfaces conductrices
pour former des photoélectrodes dont les propriétés de photoconductivité seront étudiées.

Méthodes de synthèse et caractérisations physico-chimiques : synthèse de polymères, RMN,
gravimétrie (ATG), la calorimétrie (DSC), spectroscopies optiques (absorption et émission),
caractérisations (photo)électrochimiques et électrique, XPS, fonctionnalisation de surfaces, fabrication
de photo-électrodes.

Autres informations : le stage sera gratifié sur la base légale d’un stage de plus de 2 mois.

adele.renaud@univ-rennes.fr