Les cellules solaires rigides classiques à base de silicium que l'on trouve généralement sur le marché ne sont pas adaptées à la fabrication de cellules solaires moulables en couches minces, dans lequel un transparent, électrode souple et conductrice d'électricité capte la lumière et évacue le courant. Une électrode en polymère tissé développée par l'Empa a maintenant donné des premiers résultats très prometteurs, indiquant que le nouveau matériau peut remplacer les revêtements d'oxyde d'indium et d'étain.
La raréfaction des matières premières et l'utilisation croissante de métaux rares rendent les composants et appareils électroniques de plus en plus coûteux. Ces métaux rares sont utilisés, par exemple, pour rendre les électrodes transparentes trouvées dans les écrans tactiles des téléphones portables, affichages à cristaux liquides, LED organiques et cellules solaires à couche mince. Le matériau de choix dans ces cas est l'oxyde d'indium et d'étain (ITO), un oxyde mixte largement transparent. Parce que l'ITO est relativement cher, cependant, il n'est pas rentable de l'utiliser dans des applications de grande surface telles que les cellules solaires.
La recherche d'alternatives
Il existe des oxydes transparents sans indium, mais avec l'augmentation de la demande, ils ont également tendance à se raréfier. En outre, les principaux inconvénients tels que la fragilité subsistent. La recherche de revêtements alternatifs à la fois transparents et conducteurs d'électricité est donc intense, avec des matériaux tels que des polymères conducteurs, nanotubes de carbone ou graphènes sous surveillance. Électrodes à base de carbone, cependant, présentent généralement des valeurs de résistance de surface excessives qui en font de mauvais conducteurs électriques. Si une grille métallique est intégrée à la couche organique, il réduit non seulement sa résistance mais aussi sa stabilité mécanique. Si une cellule solaire faite de ce matériau est pliée, les couches d'électrodes se cassent et ne sont plus conductrices. L'enjeu consiste donc à fabriquer des substrats conducteurs souples mais stables, idéalement dans un processus de laminage industriel rentable.
Une solution :les électrodes tissées
Une possibilité particulièrement prometteuse est l'utilisation d'un polymère tissé souple transparent, que l'Empa a développé avec la société Sefar AG dans le cadre d'un projet soutenu financièrement par la Commission suisse pour la technologie et l'innovation (CTI). Séfar, spécialisée dans les tissus de précision, est capable de produire le polymère tissé de manière économique et en grandes quantités en utilisant un processus rouleau à rouleau similaire à la façon dont les journaux sont imprimés. Des fils métalliques tissés dans le matériau garantissent qu'il est électriquement conducteur. Dans une deuxième étape du procédé, le matériau est noyé dans une couche de plastique inerte qui, cependant, recouvrir complètement les filaments métalliques, conservant ainsi sa conductivité. L'électrode qui en résulte est transparente, stable et pourtant flexible. Les chercheurs de l'Empa ont ensuite appliqué une série de revêtements sur ce nouveau substrat pour créer une nouvelle cellule solaire organique dont l'efficacité est compatible avec les cellules conventionnelles à base d'ITO. En outre, l'électrode tissée est nettement plus stable lorsqu'elle est déformée que les substrats en plastique flexible disponibles dans le commerce sur lesquels une fine couche d'ITO conducteur a été appliquée.
