Des cellules solaires organiques avancées
La première génération d'appareils à même de convertir l'énergie solaire en électricité exploitait les cristaux de silicium. La deuxième privilégiait une couche mince. Les cellules solaires à couche mince (CSCM) sont obtenues en déposant une fine pellicule semi-conductrice inorganique et hautement photosensible, comme le tellurure de cadmium (TC), le silicium anamorphique (Si-a) ou un alliage de cuivre, indium, gallium et sélénium (CIGS), sur un substrat. Toutefois, les coûts de production et le prix des matériaux sont considérables pour ces deux types de semi-conducteurs, ce qui limite leur diffusion. La troisième génération, qui se trouve encore au stade d'essais en laboratoire, applique des matériaux innovants, des concepts de dispositifs et des méthodes de fabrication pour que la technologie de TFSC bénéficie de coûts réduits et atteigne des performances encore plus élevées. Les cellules solaires (organiques) à base de polymères et les systèmes hybrides (nanoparticules inorganiques-polymères organiques) sont la promesse de coûts réduits étant donné qu'ils sont compatibles avec les méthodes de fabrication modernes, dont le procédé de fabrication sur rouleau continu (R2R). Un groupe européen a mis au point un ensemble de polymères conjugués qui seront utilisés comme donneurs et receveurs dans les cellules solaires organiques de troisième génération grâce au financement européen obtenu dans le cadre du projet LARGECELLS (Large-area organic and hybrid solar cells). L'optimisation en laboratoire a permis de doubler la capacité de conversion de l'énergie (CCE) d'une jonction donneur/receveur, atteignant ainsi 7,4 %, avec un CCE de 4 % obtenu avec un système imprimable R2R. Les cellules solaires à base de fullerène (nanocarbone) à double et triple jonction présentaient un CCE de 8,9 % et 9,6 % respectivement. Par ailleurs, les chercheurs ont replacé l'ITO hors de prix par une grille en métal ou en graphite tout en conservant les qualités de transmission ou de conductivité. Lors du passage à la technologie R2R, l'équipe a passé en revue plusieurs techniques potentielles, dont la sérigraphie et l'impression à jet d'encre. Les scientifiques se sont surtout concentrés sur l'intégrité et le fonctionnement de la couche active, mais aussi sur l'électrode en argent, qui joue un rôle crucial en termes de performances. Les cellules PV organiques sont sensibles à l'oxygène et à l'eau. Plusieurs techniques de laminage ont été passées en revue afin de renforcer leur durabilité. Des configurations de test de stabilité ont été mises en œuvre afin d'évaluer les conditions d'utilisation normales (en extérieur) et le vieillissement accéléré en intérieur. La diffusion des données de cette technologie exceptionnelle a été assurée dans les médias publics et parmi les réseaux scientifiques. Grâce aux matériaux innovants pour les CSCM organiques et hybrides modulables pour un traitement R2R, LARGECELLS pourrait considérablement augmenter le rendement tout en réduisant les coûts. Ceci devrait faire de l'énergie solaire propre une alternative totalement fiable à l'électricité actuelle dérivée des carburants fossiles.
Mots‑clés
Cellules solaires organiques, photovoltaïque, cellules solaires à couche mince, cellules solaires hybrides, technologie R2R
