Matériaux nanostructurés pour les cellules photovoltaïques organiques

Les cellules photovoltaïques organiques convertissent la lumière en électricité grâce aux propriétés d'une hétérojonction formée de deux matériaux respectivement donneur et accepteur d'électron. L'efficacité de conversion dépend de la nano-structuration de l'interface donneur/accepteur. Les matériaux forment des réseaux bi-continus interpénétrés de domaines de taille caractéristique inférieure à quelques dizaines de nanomètres. Les propriétés électroniques et l'orientation préférentielle des domaines déterminent l'efficacité de la collecte des charges photogénérées par le circuit extérieur. L'optimisation de la nano-structuration des matériaux organiques, utilisés comme couche active, est un élément clef pour l'avenir de cette technologie. Plusieurs approches sont possibles, elles s'appuient sur des outils de nanofabrication, des procédés physico-chimiques et la conception de nanomatériaux fonctionnalisés et font l'objet principal de cet article.

Organic photovoltaic devices use a donor/acceptor heterojunction in order to convert light into electricity. The efficiency of the conversion strongly depends on the nanostructure of the interface between the electron donor and electron acceptor semiconductors. Both materials form an interpenetrated bi-continuous network of domains, the characteristic length scale of which must be inferior to a few dozen nanometers. The electronic properties and spatial orientation of the domains allow for an efficient photogenerated carrier collection by means of the external circuit. The optimization of organic materials' nanostructure, which is used as an active layer, is essential to the future of organic photovoltaics. Several distinct methods exist and are based either upon nano-fabrication tools, on physico-chemical processing or on the design of functional nano-materials. The aim of this article is to present the most current ones.