Nouvelles cellules solaires organiques à base de graphène

En à peine une heure, le Soleil baigne la Terre d’une énergie suffisante pour couvrir nos besoins pour une année entière. Des cellules solaires organiques, à base de graphène, pourraient permettre d’exploiter cette manne de manière efficace, économique et plus écologique.


Le graphène, dont je vous ai déjà parlé, a une forme de carbone pur dont les atomes sont disposés dans un réseau hexagonal plat, possède de très bonnes propriétés électriques et mécaniques, il est très mince, physiquement flexible et fabriqué à partir d’un matériau abondant et peu coûteux. Il permet de réaliser des feuilles transparentes ultrafines (épaisseur nanométrique) avec une résistance 200 fois supérieure à l’acier.

Il est donc envisagé d’encapsuler les nouvelles cellules solaires avec ce matériau révolutionnaire dans des panneaux hyperfins, flexibles et très résistants. Le verre et l’aluminium sont donc amenés avec cette nouvelle technologie à disparaitre des éléments nécessaires à la fabrication de l’encadrement des cellules, comme c’est le cas sur les panneaux photovoltaïques actuels. Gain considérable annoncé en matière de poids, de métaux, de verre et donc d’énergie.

Une nouvelle façon de fabriquer de grandes feuilles de graphène de haute qualité et d’une finesse atomique pourrait déboucher sur des cellules solaires ultra-légères et flexibles, ainsi que sur de nouvelles catégories de dispositifs émetteurs de lumière et d’autres produits électroniques à couche mince.

Le nouveau procédé de fabrication développé au MIT devrait être relativement facile à mettre à l’échelle pour la production industrielle, implique une couche intermédiaire « tampon » de matériau qui est la clé du succès de cette technique. Cette couche tampon permet de détacher facilement de son substrat la feuille de graphène d’une épaisseur de moins d’un nanomètre, ce qui permet une fabrication rapide de rouleau à rouleau.

« Grâce à cette nouvelle technologie, nous sommes maintenant en mesure de fabriquer de manière fiable des feuilles de graphène de grande surface, de les transférer sur le substrat de notre choix, et la manière dont nous les transférons n’affecte pas les propriétés électriques et mécaniques du graphène vierge », Giovanni Azzellino.


Trouver un moyen de fabriquer des électrodes minces, avec de grandes surfaces, transparentes et stables à l’air libre a été l’une des grandes quêtes de l’électronique en couches minces ces dernières années, qui peut être utilisé pour une variété d’applications dans les dispositifs optoélectroniques – des choses qui émettent de la lumière, comme les écrans d’ordinateurs et de smartphones, ou la récoltent, comme les cellules solaires.

Electrode transparente

La cellule solaire prototype à base de graphène améliore d’environ 36 fois la puissance délivrée par poids, par rapport aux dispositifs à base d’ITO (La norme actuelle pour de telles applications est l’oxyde d’indium et d’étain (ITO), un matériau à base d’éléments chimiques rares et coûteux.)

Elle utilise également 1/200 de la quantité de matériau par unité de surface pour l’électrode transparente.


Cette recherche a été publiée dans Advanced Functional Materials.
Source : MIT

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