L'énergie solaire photovoltaïque (PV) est en plein essor partout dans le monde, car elle représente une alternative aux énergies fossiles et nucléaires. De nombreux travaux concernent aujourd'hui le développement de cellules solaires photovoltaïques bas coût. Les technologies en couches minces telles que les cellules solaires organiques à base de polymères semi-conducteurs permettent de répondre à cette problématique grâce à une réduction des quantités de matières et à l'utilisation de procédés de réalisations bas coûts. D'autre part, l'utilisation d'un support souple ou même extensible ouvre de nouvelles applications dans les domaines du divertissement, du sport ou de la santé. Cependant, le lien entre le transport de charges ou les propriétés optiques avec l'ordre structural des polymères est encore peu exploré, et en particulier le comportement de ces propriétés sous contrainte doit être abordé.

Ce travail se situe dans le cadre d'une thèse en cotutelle entre les équipes du laboratoire L3M à l'Ecole Nationale Supérieure des Mines et de la Métallurgie d'Annaba en Algérie et l'IM2NP à Aix-Marseille Université en France. L'objectif est de comprendre le comportement mécanique des matériaux organiques semi-conducteurs (déformation, plasticité, modification des propriétés électriques ou optiques) par des mesures couplées. Cela permettra d'améliorer leur fonctionnement et leur durée de vie ainsi que de connaître les limites en termes de contraintes appliquées afin d'optimiser leur utilisation.

Nous étudions dans un premier temps des films minces de polymères semi-conducteurs (P3HT et PTB7 choisis pour leur bon rendement), avant de pouvoir adapter par la suite les méthodes de mesure à des empilements de matériaux pour le photovoltaïque. Le dépôt de ces matériaux organiques sur des supports flexibles voire même extensibles est une étape clé du travail. Nous utiliserons pour cela les techniques de drop-casting et de spin-coating, mais aussi par la suite l'impression par jet d'encres pour structurer les matériaux déposés. Des électrodes métalliques sont également déposées afin de pouvoir étudier conjointement les propriétés de conductivité électrique.

Les propriétés structurales ont été étudiées par diffraction des rayons X en incidence rasante au synchrotron, sur la ligne de lumière BL9 à Delta (Dortmund) et la ligne DiffAbs du synchrotron Soleil à Paris. Les modifications de structure ont été mesurées, et cela sous des élongations importantes (jusqu'à 20 %). Des mesures des propriétés optiques par ellipsométrie spectroscopique, sous traction seront effectuées au laboratoire IM2NP, afin de corréler les propriétés physiques de ces matériaux organiques. Ces mesures seront complétées par des investigations en microscopie électronique à balayage, qui se feront au laboratoire L3M.