Des chercheurs européens travaillent à développer des méthodes d'impression par rotatives pour produire des cellules solaires et des diodes électroluminescentes souples. Une méthode qui présenterait de nombreux avantages en termes de rendement ou de coût.
Dans le cadre du projet "TREASORES" (Transparent Electrodes for Large Area Scale Production of Organic Optoelectronic Devices), financé à hauteur de 14 M€ par l'Union européenne, des scientifiques suisses travaillent à la production de cellules photovoltaïques flexibles, disposant d'électrodes transparentes, afin d'obtenir des capteurs solaires à haut rendement mais à coût de fabrication réduit. Une avancée qui modifierait grandement le paysage de l'énergie solaire, encore vorace en matières premières.
Parvenue à mi-parcours, après deux ans et demi de travaux, l'équipe internationale du projet, qui rassemble 19 laboratoires répartis dans cinq pays, a dévoilé avoir atteint certains de ses objectifs. Ils ont notamment créé des électrodes composites transparentes ultraminces, à base d'argent, qui s'avèrent à la fois moins chères et plus performantes que les classiques électrodes oxyde d'indium-étain. La durée de vie des nouvelles électrodes serait, quant à elle, parfaitement compatible avec une utilisation commerciale. Selon Frank Nuesch, le directeur du projet, la prochaine étape consistera à perfectionner la technologie afin de rendre possible la production de matériaux barrières et d'électrodes sur des rouleaux d'impression semblables à ceux utilisés en imprimerie. Dans un deuxième temps, d'autres pistes seront explorées, notamment celle des électrodes textiles utilisant des nanotubes de carbone ou des nanofils de cuivre ou d'argent. Le scientifique espère améliorer les performances des composants produits en masse en diminuant la quantité de défauts dans les substrats.
Obtenir des composés ultra-plans
L'Empa, institut pluridisciplinaire de recherche pour les sciences des matériaux, précise que les électrodes nouvellement développées présentent un inconvénient : "Elles sont légèrement ondulées et rugueuses, ce qui nécessite l'application d'une couche égalisatrice afin de permettre un assemblage exempt de défauts des éléments optoélectroniques en plusieurs couches. C'est aussi pourquoi les chercheurs travaillent déjà sur un autre type d'électrodes sur lesquelles une mince couche d'argent est disposée entre deux couches d'oxyde métallique". Ces composés ultra-plans (moins de 20 nanomètres entre le point le plus haut et le plus bas) atteignent des rendements record de 7 %. A l'aide du même matériau, les scientifiques ont également produit des diodes électroluminescentes organiques (OLEDs) blanches et flexibles présentant un rendement lumineux de 17 lumens/Watt et des diodes organiques électrochimiques (OLECs) à plus de 20 lm/W. Des chiffres proches de ceux des lampes halogènes, donc non exceptionnels, mais qui ont été obtenus au moyen de procédés industriels d'impression robustes et peu chers. De quoi imaginer que notre environnement urbain sera, dans un avenir proche, recouvert de capteurs photovoltaïques souples et translucides et de panneaux lumineux faiblement consommateurs d'énergie.
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