Des technologies de production extrêmement efficaces à la conquête du marché de l'électronique organique
Le projet SMARTONICS avait pour ambition d'améliorer la compétitivité du secteur européen de l'électronique organique et de la photonique en lui donnant les moyens de répondre aux demandes futures du marché. Dirigé par l'Université Aristote de Thessalonique en Grèce, il a consisté à développer des nanomatériaux intelligents et des outils de détection et de fabrication de précision, et à les intégrer à trois chaînes pilotes uniques reposant sur l'impression R2R (Roll-to-Roll), l'impression S2S (Sheet-to-Sheet) et l'OPVD (Organic Vapour Phase Deposition). «SMARTONICS a produit en installation pilote des matériaux photovoltaïques organiques (OPV) présentant un rendement et une durée de vie élevés», a déclaré le professeur Stergios Logothetidis, coordinateur du projet. «Pour cela, nous avons utilisé des semi-conducteurs organiques à base de polymères, des nanomatériaux 'super barrière' pour l'encapsulation et des nanoparticules métalliques plasmoniques produites à l'aide de procédés laser permettant de mieux contrôler les tailles et les répartitions. De plus, nos progrès en matière de modélisation et de simulation informatique à plusieurs échelles jouent un rôle important dans l'optimisation de l'architecture des éléments OPV et OLED et de leur morphologie à nano-couches. Le rendement des cellules photovoltaïques organiques présentées en démonstration est de 8 % dans le cas de l'impression S2S, 5,3 % par impression R2R et 3,5 % pour les éléments photovoltaïques organiques totalement imprimés en R2R. Ces éléments OPV présentent une durée de vie supérieure à cinq ans et ont été intégrés avec succès à des applications automobiles, telles que le toit solaire de la Fiat 500L. Toutefois, la contribution des partenaires SMARTONICS va au-delà de ces nanomatériaux. Au cours des trois années de recherche, l'équipe a créé une imprimante à jet d'encre en ligne unique permettant de fabriquer à grande échelle des nano-couches OPV par impression R2R; des procédés OVPD (Organic Vapor Phase Deposition) de nanofabrication de petits éléments OPV en tandem à petites molécules; et un nanomotif permettant de fabriquer à grande échelle des éléments OPV interconnectés dans des modules de grande taille. Enfin, l'équipe a mis au point de nouveaux outils de métrologie optique et des méthodologies pour l'impression R2R et les chaînes pilotes OVPD, dans le but de surveiller la qualité et l'épaisseur des nanomatériaux et des éléments OPV dans les architectures simples, inversées et en tandem. SMARTONICS devrait avoir un impact significatif sur le marché de l'électronique organique en autorisant la production d'importants volumes à faible coût. Il sera ainsi possible de produire des semi-conducteurs organiques polymères et des nanoparticules plasmoniques sur mesure pour les éléments photovoltaïques, les LED, les transistors TFT organiques, les capteurs et les surfaces fonctionnelles; de leur côté, les «super barrières» répondront à un besoin du marché en autorisant l'encapsulation économique et extrêmement efficace des éléments d'électronique organique et d'autres produits comme les aliments et les produits pharmaceutiques. «Nos outils de métrologie optique amélioreront la qualité des dispositifs basés sur l'électronique organique, ce qui augmentera le rendement du processus et le débit de production, tout en réduisant les coûts de fabrication», ajoute le professeur Logothetidis. La technologie n'intéresse pas seulement le secteur automobile puisqu'elle pourrait également être utilisée pour les panneaux photovoltaïques installés sur les bâtiments pour la récupération d'énergie à grande échelle, les dispositifs portables intelligents, les applications intérieures ainsi que les OLED destinées aux écrans et à l'éclairage. «Les perspectives sont extrêmement intéressantes», indique le professeur Logothetidis. «Par exemple, nous avons déjà été contactés par des clients potentiels de l'UE, du Japon et de Corée du Sud pour fabriquer ensemble des architectures avancées basées sur le contrôle optique en ligne et la structuration laser. Par ailleurs, nous envisageons avec des clients potentiels d'utiliser nos panneaux OPV dans des serres installées en Méditerranée.» Les chaînes pilotes SMARTONICS sont déjà une référence mondiale pour la fabrication intelligente et l'encapsulation d'une grande variété de nanomatériaux, dispositifs et composants fonctionnels. Et le consortium espère qu'il en restera ainsi: «Nous ne nous contentons pas d'améliorer la fiabilité du procédé et la fabrication des éléments d'électronique organique pour seulement les utiliser à fins de prototypage et d'essais sur le terrain. Nous prévoyons de proposer un concept tout-en-un aux entreprises, PME et autres entités européennes désireuses d'explorer de nouveaux concepts et de mettre en œuvre des fonctionnalités d'électronique organique dans leurs produits innovants grâce à un cadre en accès libre», déclare le professeur Logothetidis avec enthousiasme. «Nos chaînes pilotes seront également reliées à d'autres afin de générer la masse critique dont l'Europe a besoin pour tenir sa place de leader industriel dans le domaine de la fabrication intelligente.»
Mots‑clés
SMARTONICS, réseau électrique, électricité, hétérarchique, DSO, Institut polytechnique de Grenoble, réseau
