Aujourd’hui, les cellules solaires proposées sur le marché sont composées de matériaux inorganiques comme le silicium. Pour autant, de nombreuses recherches menées dans le monde entier visent à mettre au point des cellules solaires composées de semi-conducteurs organiques, c’est-à-dire à base de molécules carbonées. Car si leurs performances actuelles, à savoir 5% de rendement, restent très inférieures au 15% de rendement des cellules solaires à base de silicium cristallin, les cellules solaires organiques offrent néanmoins de multiples avantages.
En effet, leur fabrication ne nécessite pas les très hautes températures qu’exige la production du silicium cristallin, mais n’implique qu’un faible coût financier et énergétique et un faible impact environnemental. Qui plus est, leur mise en forme à l’aide de procédés en solution, par exemple à partir d’encres ou de peinture, permet de couvrir de grandes surfaces et des substrats flexibles comme des films ou des textiles. Enfin, dans un premier temps, elles ne sont pas destinées à venir concurrencer le silicium, mais à être utilisées dans le cadre d’applications spécifiques (emballages, vêtements, écrans flexibles…).
Pour l’essentiel, les recherches menées depuis une dizaine d’années se sont concentrées sur la mise au point de cellules organiques dans lesquelles les matériaux actifs qui absorbent la lumière sont de grandes chaînes de polymères conjugués. Cela dit, si ces cellules sont aujourd’hui les plus performantes, l’utilisation de polymères pose un certain nombre de problèmes au niveau de la synthèse, de la purification, du contrôle de la structure et des masses moléculaires, mais aussi de la distribution des différentes longueurs de chaînes. Aussi, pour contourner ces obstacles, les chercheurs de l’équipe de Jean Roncali, du Laboratoire d’Ingénierie Moléculaire d’Angers (CNRS/Université d’Angers), ont opté pour le développement d’une autre approche, originale. Celle-ci est basée sur le remplacement des polymères par des molécules conjuguées de structure parfaitement définie.
Les rendements des premiers prototypes, publiés en 2005, étaient de l’ordre de 0,20%. Ceux obtenus récemment dans le cadre d’une collaboration de la même équipe avec celle de Raymond Ziessel, du Laboratoire des Matériaux, Surfaces et Procédés pour la Catalyse (CNRS/Université de Strasbourg), soutenue par le programme Energie du CNRS, atteignent 1,70%. Ils sont parmi les plus élevés jusqu’à présent pour ce type de cellule.
Pour l’heure, de nouvelles classes de matériaux actifs, spécifiquement adaptés à ces cellules sont en cours de synthèse dans ces laboratoires. A suivre…
[Credit – Image : Ciba]
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