L'impression à jet d'encre devrait accélérer la commercialisation des cellules solaires organiques. Des chercheurs du KAUST Solar Center ont exploité cette technique pour générer des cellules solaires à haute efficacité à grande échelle.

Les matériaux photovoltaïques organiques pourraient bientôt remplacer les semi-conducteurs inorganiques dans les dispositifs solaires en raison de leur légèreté, flexibilité et faible coût. Ces matériaux sont faciles à modifier et à mettre en solution, ce qui les rend très attractifs pour la personnalisation et la production à grande échelle. En particulier, des conceptions de cellules solaires personnalisées peuvent être utilisées en conjonction avec d'autres appareils électroniques imprimés pour alimenter une pléthore d'applications, tels que l'électronique jetable, emballage intelligent, supports imprimés interactifs et dispositifs de laboratoire sur puce.

Les accepteurs non fullerènes sont des matériaux émergents qui ont contribué à augmenter l'efficacité des cellules solaires organiques proches de la commercialisation. Ces composants sont généralement mélangés avec des donneurs d'électrons dans une couche électrochimique sensible à la lumière. Ils se sont avérés efficaces pour séparer les paires d'électrons générées par la lumière et les trous chargés négativement et pour maintenir le courant électrique lorsqu'ils sont exposés à la lumière du soleil. Cependant, Les défis de mise à l'échelle et de fabrication ont entravé les efforts visant à transférer ces matériaux du laboratoire aux échelles industrielles et prêtes à l'emploi.

Pour combler ce fossé, Derya Baran et ses collègues ont conçu des matériaux solaires imprimables par jet d'encre contenant un accepteur non fullerène et déposé ces encres sur de grandes surfaces pour produire des cellules photovoltaïques. Les appareils résultants ont atteint des rendements de six pour cent, ce qui est comparable à l'efficacité de leurs analogues spin-coated.

doctorat le candidat Daniel Corzo explique que l'impression jet d'encre présente plusieurs avantages par rapport aux techniques traditionnelles de dépôt par centrifugation et par couche à lame, y compris une faible consommation de matériaux et des changements de conception rapides grâce aux plateformes numériques. « Cela permet une fabrication à faible coût, modeler dans des formes complexes, et la fabrication de dispositifs multicouches sans avoir besoin de lithographie en plusieurs étapes, " il ajoute.

Les chercheurs ont optimisé le processus d'impression en ajustant la viscosité et le comportement d'évaporation de l'encre pour améliorer à la fois la façon dont les gouttelettes étaient éjectées et la façon dont elles interagissaient avec la surface du substrat. Selon Corzo, cette optimisation a fourni un processus reproductible et commercialement évolutif.

L'équipe de Baran a également fabriqué des dispositifs en forme de tortue à haute efficacité, démontrant le potentiel de personnalisation du processus. "C'est incroyable que nous puissions maintenant fabriquer des cellules solaires avec des formes complexes en appuyant sur un bouton, ouvrant la porte à une grande variété d'applications, " dit Corzo.

Les chercheurs développent actuellement des cellules solaires organiques entièrement imprimées et améliorent l'efficacité des cellules en utilisant des matériaux plus performants. Ils étudient également les moyens d'intégrer les dispositifs dans des modules et avec d'autres composants électroniques imprimés pour une détection autonome autoalimentée.