Les nouvelles cellules solaires imprimées par jet d’encre sont assez légères pour être posées sur la surface d’une bulle de savon

En Arabie Saoudite, des chercheurs ont mis au point des cellules solaires organiques minces qui présentent quelques avantages par rapport à d’autres de ce type. Les nouvelles cellules solaires sont plus efficaces, fabriquées à partir d’éléments plus courants, et peuvent être imprimées par jet d’encre sur des surfaces, ce qui les rend suffisamment légères et flexibles pour alimenter des appareils électroniques portables.

La nouvelle conception des cellules solaires est entièrement imprimable, avec différentes encres spéciales utilisées pour produire chaque couche. Les électrodes sont faites d’un polymère conducteur transparent appelé PEDOT:PSS, avec une couche d’un matériau photovoltaïque organique au milieu. L’extérieur est recouvert d’une couche de parylène (1), un revêtement imperméable qui aide à protéger l’électronique contre les intempéries.

« Nous avons formulé des encres fonctionnelles pour chacune des couches de l’architecture des cellules solaires », explique Daniel Corzo, un des auteurs de l’étude. « L’impression par jet d’encre est une science à part entière », dit-il. « Les forces intermoléculaires à l’intérieur de la cartouche et de l’encre doivent être surmontées pour éjecter de très fines gouttelettes par la très petite buse. Les solvants jouent également un rôle important une fois que l’encre est déposée car le comportement de séchage affecte la qualité du film ».

Lors de tests sur des plaques de verre, l’équipe a constaté que les nouvelles cellules solaires imprimées atteignaient un rendement de conversion d’énergie de 4,73 %. Ce n’est pas très élevé dans le monde des cellules solaires, mais l’équipe affirme que cela bat le précédent record de 4,1 % pour une cellule entièrement imprimée. Elle surpasse également les autres types de cellules solaires ultra-minces. Lorsqu’elle est imprimée sur un substrat flexible, son efficacité est tombée à 3,6 %.

Les nouvelles cellules solaires sont entièrement imprimées par jet d’encre et ne nécessitent pas d’indium

Ce qui leur manque en termes d’efficacité globale, ils le compensent par d’autres moyens. La technique d’impression à jet d’encre les rend plus évolutives que les autres cellules solaires ultrafines, qui sont généralement fabriquées à l’aide de techniques telles que le revêtement par centrifugation ou l’évaporation thermique. De plus, elles ne contiennent pas d’indium – un métal quelque peu toxique et de plus en plus rare qui est souvent utilisé dans les cellules solaires.

Les nouvelles cellules solaires sont également extrêmement légères, ce que l’équipe a démontré en les posant sur la surface de bulles de savon. Selon l’équipe, ces cellules solaires légères et flexibles pourraient être utilisées pour alimenter de petits capteurs, des appareils électroniques portables et d’autres dispositifs à faible consommation d’énergie.

« Les énormes progrès réalisés en matière de peau électronique pour les robots, de capteurs pour les appareils volants et de biocapteurs pour détecter les maladies sont tous limités en termes de sources d’énergie », explique Eloïse Bihar, l’un des auteurs de l’étude. « Plutôt que des batteries encombrantes ou une connexion à un réseau électrique, nous avons pensé à utiliser des cellules solaires organiques légères et ultra-minces pour récolter l’énergie de la lumière, que ce soit à l’intérieur ou à l’extérieur ».

1. Le parylène ou polyparaxylylène ou poly est un film polymère biocompatible qui se dépose sous vide après évaporation et transformation de son précurseur. Cet article passe en revue la structure du motif du polymère qui constitue le parylène et qui explique comment son procédé de mise en œuvre unique est possible

https://discovery.kaust.edu.sa/en/article/1016/thin-skinned-solar-panels-printed-with-inkjet

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/admt.202000226