[News] Les cellules solaires en polymères évoluent, grâce au graphène

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Redbran
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[News] Les cellules solaires en polymères évoluent, grâce au graphène

Message par Redbran » 08/12/2016 - 12:00:17



Illustration: projet GO-NEXTS
En à peine une heure, le Soleil baigne la Terre d'une énergie suffisante pour couvrir nos besoins pour une année entière. Des cellules solaires organiques, à base de graphène, pourraient permettre d'exploiter cette manne de manière efficace et économique.

Les deux premières générations de cellules solaires sont principalement basées sur le silicium. Les cellules solaires organiques (à base de polymères) promettent d'importants avantages. Il s'agit notamment de la souplesse et d'économies pour les grandes surfaces, grâce à des techniques bien établies de traitement des polymères.

Les électrodes en graphène disposent d'une excellente conductivité, et sont donc intéressantes pour réaliser des cellules solaires efficaces à hétérojonction de masse, proposées il y a plus de 25 ans. Cependant, il reste encore à déterminer les mécanismes et les effets de l'intégration avec une couche mince en polymères.

Le projet GO-NEXTS (Graphene doping and texturing in efficient electrodes for organic solar cells), financé par l'UE, a structuré des électrodes de contact en graphène, afin qu'elles se comportent comme des cristaux photoniques. Les cristaux photoniques sont des structures périodiques diélectriques, avec une bande interdite bloquant la propagation de certaines longueurs d'ondes.

Ces cristaux peuvent être comparés à la bande d'énergie interdite entre les électrons de valence et de conduction dans les semi-conducteurs. Ces propriétés permettent un contrôle très fin sur les rayonnements électromagnétiques, impossible à obtenir par une optique classique. Elles conduiront à des améliorations sans précédent du rendement et des performances des cellules solaires à hétérojonction de masse.

Les chercheurs ont commencé par la simulation et la fabrication de chaque composant. Ils ont notamment étudié le rôle des contacts entre le graphène et le métal, puis modélisé les propriétés électroniques du graphène ainsi que les propriétés optiques du contact en grille. Les résultats, associés à l'évaluation des effets de divers paramètres de conception comme l'épaisseur de la couche, ont ouvert la voie à des activités prometteuses de fabrication.

Les partenaires du projet ont étudié des processus de dépôt chimique en phase vapeur du graphène sur divers substrats, ainsi que la croissance de graphène sur des cristaux photoniques texturés. Le dépôt chimique en phase vapeur à basse température s'est avéré incapable de produire du graphène en quantité suffisante pour le photovoltaïque. Par contre, le processus de croissance de graphène est presque totalement abouti.

Le projet GO-NEXTS proposera des matériaux transparents pour électrodes, des processus de fabrication et des architectures pour dispositifs. Parmi les techniques qui devraient apparaître dans les années qui viennent, certaines des plus probables sont celles qui utilisent des électrodes souples et transparentes, en graphène. Il s'agit par exemple des cellules solaires, des diodes électroluminescentes, organiques (OLED) ou non (LED), des écrans tactiles et des écrans à cristaux liquides (LCD), qui sont actuellement fabriqués par projection d'oxyde d'étain-indium.

L'Europe est un leader de la recherche sur le graphène, et les résultats du projet GO-NEXTS lui permettront de contribuer encore plus aux progrès dans ce domaine. Ces résultats contribueront aussi à sa compétitivité face aux États-Unis et à l'Asie, et sur le marché des technologies associées au graphène. Leur application aux produits grand public pourrait changer la vie de tous les jours, avec un profond impact sur la recherche et la commercialisation futures du graphène.

Pour plus d'information voir: projet GO-NEXTS

Source: CORDIS-Europa

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