Le marché des cellules solaires organiques devrait croître de plus de 20% entre 2017 et 2020, motivés par des avantages par rapport aux cellules solaires au silicium traditionnelles :elles peuvent être produites en série à grande échelle à l'aide d'un traitement rouleau à rouleau ; les matériaux qui les composent peuvent être facilement trouvés dans la terre et pourraient être appliqués aux cellules solaires grâce à la chimie verte; ils peuvent être semi-transparents et donc moins intrusifs visuellement, ce qui signifie qu'ils peuvent être montés sur des fenêtres ou des écrans et sont idéaux pour les appareils mobiles ; ils sont ultra-souples et peuvent s'étirer; et ils peuvent être ultra-légers.

Contrairement aux cellules solaires au silicium, cependant, les cellules organiques sont très vulnérables à l'humidité, l'oxygène et la lumière du soleil elle-même. La remédiation de pointe consiste à encapsuler la cellule, ce qui ajoute au coût de production et au poids unitaire, tout en réduisant l'efficacité.

Des chercheurs de la Tandon School of Engineering de l'Université de New York ont ​​découvert un moyen remarquable de rendre les panneaux solaires organiques plus robustes, notamment conférant une résistance à l'oxygène, l'eau et la lumière en faisant l'inverse :enlever, ne pas ajouter, Matériel.

L'équipe, dirigé par André Taylor, professeur de génie chimique et biomoléculaire à la NYU Tandon School of Engineering, et dont Jaemin Kong, chercheur post-doctoral à NYU, et des chercheurs du laboratoire Transformative Materials and Devices de l'Université de Yale, effectué l'équivalent moléculaire de l'épilation à la cire :ils ont utilisé un ruban adhésif pour retirer les molécules acceptant les électrons - le dérivé de fullerène conjugué Phenyl-C61-acide butyrique ester méthylique (PCBM) - de la surface la plus haute de la couche photoactive de l'énergie solaire. cellule, laissant seulement les polymères organiques non réactifs exposés. L'un des principaux coupables de la dégradation du dispositif est l'oxydation de ces dérivés de fullerène. L'élimination des PCBM de la surface exposée du film réduit le risque de rencontre avec des sources d'oxydation telles que les molécules d'oxygène et l'eau, ce dernier étant particulièrement dommageable pour les PCBM.

Dans les cellules solaires organiques sous-marines via l'élimination sélective des accepteurs d'électrons près de l'électrode supérieure, une couverture dans le numéro d'avril de Lettres énergétiques ACS , l'équipe a testé une cellule organique dont la couche active est un mélange de PCBM et du polymère conjugué plus résistant, poly(3-hexylthiophène) (P3HT). Après avoir appliqué le ruban adhésif sur la surface de la couche photoactive du film, ils ont traité la cellule avec de la chaleur et de la pression, et, une fois le film revenu à température ambiante, lentement retiré la bande de la surface du film.

Après, seuls six pour cent des composants accepteurs PCBM sont restés, selon les enquêteurs, créant une surface riche en polymère. Ils ont expliqué que ce contact minimisé des accepteurs d'électrons du fullerène avec les molécules d'oxygène et d'eau, tandis que la surface riche en polymère a considérablement amélioré l'adhérence entre la couche photoactive et l'électrode métallique supérieure, ?ce qui évite un autre problème lié à la flexion :le délaminage de l'électrode.

"Nos résultats démontrent enfin que l'élimination sélective des accepteurs d'électrons près de l'électrode supérieure conduit à des cellules solaires organiques très durables qui peuvent même fonctionner sous l'eau sans encapsulation, " dit Taylor.

Ajouté Kong, "Nous avons démontré combien de temps la cellule dure plus longtemps sous exposition à l'eau sans perte d'efficacité significative, " dit Kong. " " De plus, en utilisant notre technique de stripping, nous pouvons contrôler la distribution de composition dans une direction verticale de la couche photoactive, ce qui conduit par conséquent à une meilleure extraction de la charge des cellules solaires."

Taylor a déclaré que les tests de résistance post-procédure comprenaient la soumission des unités solaires à 10, 000 cycles de flexion pour démontrer que la technique est robuste. Il a expliqué qu'il confère également une résistance à l'eau aux cellules solaires organiques, une aubaine pour des produits tels que les montres de plongée à énergie solaire.

"Mais si vous regardez le cas d'utilisation évident des panneaux solaires, il faut faire en sorte que le photovoltaïque organique puisse concurrencer le silicium sur les toits, sous la pluie et la neige. C'est là que les cellules solaires organiques n'ont tout simplement pas été en mesure de rivaliser depuis longtemps. Nous montrons une voie pour rendre cela possible, " dit Taylor.