Des cellules solaires à la fois extensibles et performantes

L’émergence de cellules solaires extensibles capables de fonctionner sous contrainte marque un tournant majeur dans la mesure où les dispositifs électroniques portables se multiplient. Une équipe de recherche a réussi à développer une nouvelle matière polymère conductrice qui allie performance électrique et élasticité, ouvrant le chemin à des applications inédites dans le domaine de l’électronique portable.

Le marché des dispositifs électroniques portables est en pleine expansion. Dans ce contexte, les cellules solaires extensibles, capables de fonctionner sous contrainte, suscitent un intérêt considérable en tant que source d’énergie.

Pour construire de telles cellules solaires, il est nécessaire que leur couche photoactive, qui convertit la lumière en électricité, présente une haute performance électrique tout en possédant une élasticité mécanique. Toutefois, répondre à ces deux exigences constitue un défi, rendant difficile le développement de cellules solaires extensibles.

Fin décembre, une équipe de recherche de KAIST du Département de génie chimique et biomoléculaire (CBE) dirigée par le professeur Bumjoon Kim a annoncé le développement d’un nouveau matériau polymère conducteur qui a atteint à la fois une haute performance électrique et une élasticité, tout en introduisant la cellule solaire organique extensible la plus performante au monde.

Les cellules solaires organiques : légères et flexibles

Les cellules solaires organiques sont des dispositifs dont la couche photoactive, responsable de la conversion de la lumière en électricité, est composée de matériaux organiques. Comparées aux cellules solaires à base de matériaux non organiques existants, elles sont plus légères et flexibles, ce qui les rend très applicables pour les dispositifs électroniques portables.

Les cellules solaires en tant que source d’énergie sont particulièrement importantes pour la construction de dispositifs électroniques, mais les cellules solaires à haute efficacité manquent souvent de flexibilité, et leur application dans les dispositifs portables a donc été limitée jusqu’à présent.

Une nouvelle matière polymère conductrice

L’équipe dirigée par le professeur Kim a conjugué un polymère hautement extensible à un polymère électriquement conducteur avec d’excellentes propriétés électriques par liaison chimique, et a développé un nouveau polymère conducteur avec à la fois une conductivité électrique et une extensibilité mécanique.

Ce polymère répond au niveau le plus élevé de rendement de conversion photovoltaïque (19%) en utilisant des cellules solaires organiques, tout en montrant 10 fois l’extensibilité des dispositifs existants. L’équipe a ainsi construit la cellule solaire extensible la plus performante au monde qui peut être étirée jusqu’à 40% pendant son fonctionnement, et a démontré son applicabilité pour les dispositifs portables.

En synthèse

Grâce à cette recherche, les scientifiques ont non seulement développé la cellule solaire organique extensible la plus performante au monde, mais il est également significatif qu’ils ont développé un nouveau polymère qui peut être applicable comme matériau de base pour divers dispositifs électroniques qui doivent être malléables et/ou élastiques.

Pour une meilleure compréhension

Qu’est-ce qu’une cellule solaire organique ?

Une cellule solaire organique est un dispositif dont la couche photoactive, qui convertit la lumière en électricité, est composée de matériaux organiques.

Qu’est-ce qui rend cette recherche significative ?

Cette recherche est significative car elle a permis de développer un nouveau polymère qui peut être utilisé comme matériau de base pour divers dispositifs électroniques qui doivent être malléables et/ou élastiques.

Qu’est-ce que le rendement de conversion photovoltaïque ?

Le rendement de conversion photovoltaïque est le rapport entre la puissance électrique produite par une cellule solaire et la puissance de la lumière incidente.

Qu’est-ce qui rend ces cellules solaires extensibles uniques ?

Ces cellules solaires extensibles sont uniques car elles peuvent être étirées jusqu’à 40% pendant leur fonctionnement, ce qui est dix fois plus que les dispositifs existants.

Quelles sont les applications potentielles de cette recherche ?

Les applications potentielles de cette recherche incluent divers dispositifs électroniques portables qui nécessitent une source d’énergie flexible et extensible.

Références

Article : « Rigid- and soft-block-copolymerized conjugated polymers enable high-performance intrinsically stretchable organic solar cells » – DOI: 10.1016/j.joule.2023.11.005