De nouveaux matériaux pour des cellules solaires organiques à haut rendement
La technologie du photovoltaïque solaire est l'une des technologies d'énergie renouvelable qui connaît la croissance la plus rapide, ce qui pourrait contribuer à répondre à l'accroissement de la demande mondiale en énergie. Les cellules photovoltaïques organiques représentent une technologie transformatrice qui a un potentiel considérable pour une production à haut débit et à très faible coût, alors que l'utilisation de matériaux abondants et non toxiques en fait une technologie écologique. Les cellules photovoltaïques organiques peuvent également bénéficier d'un plus grand choix de matériaux fonctionnels dans la mesure où les propriétés du matériau telles que la mobilité de charge, la bande interdite, le photovoltage ou la stabilité intrinsèque peuvent être réglées grâce à une conception et une synthèse soignées. La sélection des matériaux optimaux pour optimiser l'absorption de la lumière et le photovoltage reste donc difficile et il est urgent d'améliorer la conception des matériaux. Comprenant un vaste ensemble d'universités, instituts de recherche et partenaires industriels, le projet MUJULIMA (Innovative materials for multiple junction OPVs and for improved light management), financé par l'UE, a été mis en place pour répondre à certains des problèmes liés aux cellules photovoltaïques organiques. La sélection de matériaux photoactifs à haute performance pour des piles solaires multi-jonctions traitées en solution s'est avérée essentielle à la réalisation des objectifs du projet. L'utilisation de polymères conjugués donneurs-accepteurs avec une variation suffisante des intervalles de bande optiques a permis d'obtenir des rendements élevés dans des dispositifs à jonctions simple, double et triple. L'utilisation de matériaux convertisseurs élévateurs et abaisseurs a également fourni de meilleures capacités de gestion de la lumière et un meilleur rendement de la conversion d'énergie. Au-delà de la synthèse de nouveaux matériaux et du développement de formulations appropriées pour l'encre, il a été nécessaire d'optimiser l'architecture de la pile et de développer le procédé par jet d'encre pour que les cellules photovoltaïques organiques atteignent un niveau élevé de conversion d'énergie. Les chercheurs ont également mis au point des tests de vieillissement accéléré pour identifier et résoudre les mécanismes de dégradation afin d'améliorer la durée de vie et la stabilité des modules. Le consortium du projet a démontré ses réalisations dans trois applications: des petites cellules photovoltaïques organiques d'intérieur pour les appareils domestiques intelligents; des panneaux de taille moyenne pour le mobilier urbain; et un grand toit solaire souple pour les autobus commerciaux. Au vu des avantages importants du procédé en termes de coût et de souplesse, et si l'on parvient à résoudre les problèmes de performances et de stabilité, les économies importantes permises par les cellules photovoltaïques organiques leur donneront une plus grande place sur le marché.
Mots‑clés
Cellules solaires, photovoltaïque organique, gestion de la lumière, bande interdite, photovoltage, MUJULIMA
