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Les scientifiques du RIKEN, en collaboration avec des partenaires internationaux, ont réussi à créer une cellule solaire organique ultrafine à la fois très efficace et durable. En utilisant un processus de post-recuit simple, ils ont créé une cellule organique flexible qui se dégrade de moins de 5 pour cent sur 3, 000 heures dans des conditions atmosphériques et qui a simultanément un taux de conversion d'énergie, un indicateur clé de la performance des cellules solaires, de 13 %.
Le photovoltaïque organique est considéré comme une alternative prometteuse aux films conventionnels à base de silicium, étant plus respectueux de l'environnement et bon marché à produire. Les cellules solaires souples ultrafines sont particulièrement attractives, car ils pourraient fournir une grande puissance par poids et être utilisés dans une variété d'applications utiles telles que l'alimentation de l'électronique portable et comme capteurs et actionneurs dans la robotique douce. Cependant, les films organiques ultrafins ont tendance à être relativement efficaces, ayant généralement un taux de conversion d'énergie d'environ 10 à 12 pour cent, nettement inférieur au ratio dans les cellules de silicium, qui peut aller jusqu'à 25 pour cent, ou de cellules organiques rigides, ce qui peut aller jusqu'à environ 17 pour cent. Les films ultrafins ont également tendance à se dégrader rapidement sous l'influence de la lumière solaire, Chauffer, et de l'oxygène. Les chercheurs essaient de créer des films ultrafins à la fois économes en énergie et durables, mais c'est souvent un compromis difficile.
Dans une recherche publiée dans Actes de l'Académie nationale des sciences des États-Unis d'Amérique, le groupe a réussi à montrer qu'une cellule ultrafine peut être à la fois durable et efficace. Le groupe a commencé avec un polymère semi-conducteur pour la couche donneuse, développé par Toray Industries, Inc., et expérimenté une nouvelle idée, d'utiliser un accepteur non fullerène, augmentant la stabilité thermique. En plus de cela, ils ont expérimenté un processus de post-recuit simple, où le matériau a été chauffé à 150 degrés Celsius après un premier recuit à 90 degrés. Cette étape s'est avérée essentielle pour augmenter la durabilité de l'appareil en créant une interface stable entre les couches.
Selon Kenjiro Fukuda, l'un des auteurs de l'étude, "En combinant une nouvelle couche de génération d'énergie avec un simple traitement post-recuit, nous avons atteint à la fois une efficacité de conversion énergétique élevée et une stabilité de stockage à long terme dans des cellules solaires organiques ultra-minces. Nos recherches montrent que les cellules solaires organiques ultra-minces peuvent être utilisées pour fournir une puissance élevée de manière stable sur de longues périodes de temps, et peut être utilisé même dans des conditions sévères telles qu'une température et une humidité élevées. J'espère vivement que cette recherche contribuera au développement de dispositifs d'alimentation électrique stables à long terme pouvant être utilisés dans l'électronique portable, tels que les capteurs attachés aux vêtements. »