Contrairement aux cellules solaires traditionnelles au silicium, les cellules solaires à polymère organique (PSC) peuvent ne jamais couvrir les pentes d'une ferme solaire de mégawatts. Mais, ces légers, les cellules flexibles montrent le potentiel de fournir de l'énergie solaire à des capteurs de microwatts à distance, la technologie portable et les appareils connectés au Wi-Fi constituant l'« Internet des objets ».

Les PSC utilisent des polymères organiques pour absorber la lumière et la convertir en électricité. Alors que les PSC ne peuvent pas égaler la durabilité ou l'efficacité des cellules solaires inorganiques, le potentiel de produire en masse des produits non toxiques, les panneaux solaires jetables utilisant la production roll-to-roll les rendent attrayants pour des applications supplémentaires. Dans un article publié cette semaine dans le Journal de l'énergie renouvelable et durable , Paul Berger et Minjae Kim de l'Ohio State University passent en revue les dernières avancées et les défis restants de la technologie PSC.

La recherche sur les PSC s'est développée rapidement au cours des deux dernières décennies, générant un nombre croissant de publications et de brevets. Cette technologie émergente, cependant, est peu susceptible de remplacer les cellules solaires inorganiques traditionnelles. Au lieu, Berger considère les PSC comme complémentaires. Ils peuvent contourner les lignes de transmission à haute tension et fournir de l'électricité aux dispositifs de point d'utilisation qui nécessiteraient autrement des batteries toxiques.

Par exemple, Les PSC pourraient alimenter des capteurs de fraîcheur sur les emballages alimentaires en utilisant simplement les plafonniers des épiceries. Par ailleurs, ils pourraient aller au-delà du contrôle des stocks du magasin, et associez-vous à une « cuisine intelligente » pour réduire le gaspillage alimentaire et automatiser les listes de courses. "Les CSP ont cette capacité d'être flexibles, car ce sont essentiellement des plastiques, pour que vous puissiez les mettre sur des sacs à dos, des vestes et même de la crème à café - toute une gamme de choses où c'est au point d'utilisation, ", a déclaré Berger. "C'est un modèle commercial perturbateur."

Les polymères peuvent être dissous dans des solvants et imprimés sur un support flexible en utilisant une production rouleau à rouleau abordable, rendant cette technologie particulièrement attrayante. "Cette presse à imprimer n'est pas sans rappeler celle pour imprimer votre journal du dimanche, mais au lieu de trois couleurs primaires et du noir, vous imprimez les quatre ou cinq couches différentes nécessaires à la cellule solaire, diodes et transistors, ", a déclaré Berger. Les longs rouleaux de cellules solaires ouvrent également de nouvelles applications, comme envelopper des véhicules ou recouvrir des façades et des fenêtres de bâtiments. Berger met en garde, cependant, que certaines matières premières PSC coûteuses, à savoir l'oxyde d'indium-étain et les fullerènes, qui se sont avérés difficiles à remplacer, peut limiter l'abordabilité à court terme.

La longévité est un autre problème car les polymères et les cathodes métalliques réactives s'oxydent lorsqu'ils sont exposés à l'eau et à l'oxygène. "Ils ont tendance à se dégrader assez rapidement, " Berger a dit, rendant nécessaire d'encapsuler les cellules solaires pour la protection. Cette encapsulation peut être très efficace sur le verre, mais est plus difficile sur les surfaces flexibles, comme des sacs de croustilles.

Dans le laboratoire, L'efficacité du PSC atteint environ 13 %, ce qui est loin des 20 pour cent d'efficacité des panneaux solaires commerciaux. les PSC utilisant des polymères P3HT:PCB, introduit en 2002, sont la conception standard "de bourreau de travail" et donnent environ 3,5 pour cent d'efficacité. Les récents progrès de la chimie, géométrie, et le développement de cellules solaires en tandem qui empilent plusieurs couches ensemble ont rendu possible cette plus grande efficacité.

Une poignée d'entreprises aux États-Unis et en Europe s'efforcent de commercialiser des PSC viables. En cas de succès, alors les PSC pourraient établir leur propre niche en dehors des cellules solaires au silicium, alimenter toutes sortes d'appareils distants.