Responsable :
Thomas Heiser
CNRS - ICube, Equipe MaCEPV
23 rue du Loess,
67037, Strasbourg Cedex 02
Tél : (33) 3 88 10 62 33 / Fax : (33) 3 88 10 65 48/ thomas.heiser@unistra.fr

Membres de l’équipe :
- Patrick Lévêque (Maître de conférences, Unistra) / Etudes physiques des cellules photovoltaïques et du transport de charge / patrick.leveque@iness.c-strasbourg.fr

- Yves-André Chapuis (Maître de conférences, Unistra) / Technologie des composants photovoltaïques / Yves-Andre.Chapuis@iness.c-strasbourg.fr

- Philippe Kern (Maître de conférences, Unistra) / Microscopie à force atomique / Philippe.Kern@iness.c-strasbourg.fr

- Thomas Heiser (Professeur, Unistra, ENSPS)/ Physique des composants organiques photovoltaïques et électroniques/thomas.heiser@unistra.fr

Site du laboratoire : http://icube.unistra.fr/



Thématiques de recherches :
Matériaux et composants pour le photovoltaïque organique. Transistors organiques et moléculaires. Techniques d’élaboration de composants. Etudes du transport de charge dans les semiconducteurs organiques.



Projets en cours :

-  Hétérojonctions donneur/accepteur photovoltaïques à base de mélanges polymères/fullerènes. Il s’agit de l’élaboration, de la caractérisation complète et de l’optimisation de cellules photovoltaïques organiques dont la couche active est constituée d’un mélange de polymères -conjugués, à caractère donneur d’électron, et de dérivés du fullerène, accepteur d’électron. En particulier, les nouveaux polymères synthétisés au LIPHT, dont les propriétés optoélectroniques et/ou physico-chimiques peuvent engendrer une augmentation des performances photovoltaïques (via l’élargissement de la bande d’absorption et l’élévation de la tension de circuit ouvert) et un gain en stabilité des cellules (co-polymères à blocs) sont utilisés en priorité (voir la page de présentation de l’équipe PolyFUN d’ICPEES).

-  Transport de charge dans les couches minces organiques Plusieurs méthodes expérimentales sont développées et utilisées pour étudier le phénomène de transport de charge dans les semiconducteurs organiques. Plus particulièrement, l’élaboration et la caractérisation de transistors à effet de champ organiques nous permettent de mesurer la mobilité des porteurs de charge libres dans les couches minces. Ces mesures sont complétées par l’étude du temps de vol des porteurs dans des dispositifs de type métal/semiconducteur/métal ainsi que par la mesure des courants électriques limités par la charge d’espace (space-charge limited current).


-  Nano-composants électroniques à base de fils macro-moléculaires Ce projet vise l’élaboration de dispositifs de type transistor à effet de champ dont le courant est dominé par le transport intra-moléculaire. Pour cela, le canal conducteur est constitué de polymères semi-conducteurs, synthétisés par l’équipe de F. Serein-Spirau à l’Institut Charles Gerhardt de Montpellier et par l’équipe de N. Leclerc à ICPEES, et dont la structure moléculaire est conçue pour atténuer le couplage inter-moléculaires entre orbitales . La nanofabrication des composants est réalisée en collaboration avec l’équipe de M. Hehn à l’Institut Jean Lamour de Nancy et avec l’équipe de L. Simon de l’Institut des Sciences des Matériaux de Mulhouse.



-  Développement de nouveaux procédés d’élaboration de composants photovoltaïques. Ces travaux concernent principalement l’élaboration et l’étude de composants photovoltaïques organiques dont l’architecture est innovante, du fait de l’utilisation de couches minces inorganiques complémentaires (ex : oxydes semiconducteurs) et/ou du procédé d’élaboration (ex : techniques de lamination). Ils visent d’une part une augmentation de la durée de vie du composant et, d’autre part, une méthode de fabrication compatible avec une éventuelle production industrielle des cellules.



Equipements spécifiques : Plateforme d’élaboration et de caractérisation, sous atmosphère contrôlée, de composants photovoltaïques et électroniques à base de matériaux organiques. Banc de mesure du temps de vol dans les composants organiques. Banc de caractérisation avancée de composants électroniques (analyseur de paramètres).



Production scientifique :
- Nanostructure of self-assembled rod-coil block copolymer films for photovoltaic applications, T. Heiser, G. Adamopoulos, M. Brinkmann, U. Giovanella, S. Ould-Saad, C. Brochon, K. van de Wetering, et G.Hadziioannou Thin Solid Films, 511-512, pp. 219-223 (2006)

- Self-assembling of novel fullerene-grafted donor-acceptor rod-coil block copolymers, S. Barrau, T. Heiser, F. Richard, C. Brochon, C. Ngov, K. de Wetering, G. Hadziioannou, D.V. Anokhin, D.A. Ivanov, Macromolecules 41, pp. 2701-2710 (2008).

- Design of a Linear Poly(3-hexylthiophene)/Fullerene-Based Donor-Acceptor Rod-Coil Block Copolymer, F. Richard, C. Brochon, N. Leclerc, D. Eckhardt, T. Heiser, G. Hadziioannou, Macromolecular Rapid Communications, 2008, 29, 885-891.

- Efficiency enhancement of polymer photovoltaic devices using thieno-thiophene based copolymers as nucleating agents for polythiophene crystallization, R. Bechara, N. Leclerc, P. Lévêque, F. Richard, T. Heiser, G. Hadziioannou, Applied Physics Letters, 93, 013306, (2008),.

- A [3,2-b]thienothiophene-alt-benzothiadiazole copolymer for photovoltaic applications : design, synthesis, material characterization and device performances, L. Biniek, C. L. Chochos, N. Leclerc, G. Hadziioannou, J. K. Kallitsis, R. Bechara, P. Lévêque and T. Heiser, Journal of Material Chemistry, 19, 4946-4951 , (2009)

- A New Supramolecular Route for Use of Rod-Coil Block Copolymers in Photovoltaic Applications, N. Sary, F. Richard, C. Brochon, N. Leclerc, P. Lévêque, J.-N. Audinot, S. Berson, T. Heiser, G. Hadziioannou, R. Mezzenga, Advanced Materials, 22, 763-768, (2010).

- Electronic Properties and Photovoltaic Performances of a Series of Oligothiophene Copolymers Incorporating both Thieno[3,2-b]thiophene and 2,1,3-Benzothiadiazole Moieties, L. Biniek, C. L. Chochos, G. Hadziioannou, N. Leclerc, P. Lévêque, T. Heiser, Macromolecular Rapid Communications, 2010, sous presse.

- Characterization of P3HT/PCBM bulk heterojunction photovoltaic devices using advanced secondary ion mass spectrometry techniques, J.-N. Audinot, P. Lévêque, R. Bechara, N. Leclerc, J. Guillot, H.-N. Migeon, G. Hadziioannou, T. Heiser, Surface and Interface Analysis, 2010, sous presse.

- Matériaux nanostructurés pour les cellules photovoltaïques organiques, T. Heiser, P. Lévêque, Techniques de l’Ingénieur, NM 5 205 - 1, (2009)

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