PV Science

Des molécules simples comme alternatives aux polymères pour les cellules solaires organiques
Technologies PV - Matériaux
Samedi, 06 Juillet 2013 11:01

Utiliser des molécules organiques pour produire des cellules photovoltaïques aux performances comparables à celles, en silicium, des panneaux solaires proposés aujourd'hui sur le marché. Tel est l'objectif de nombreuses équipes de recherche dans le monde qui, depuis le début des années 2000, se livrent à une intense compétition.

Si l'utilisation des polymères est la plus répandue des deux voies qui font actuellement l'objet de développements en laboratoire, l'autre voie, initiée en 2005 par Moltech-Anjou, l'Institut des Sciences et Technologies Moléculaires d'Angers (CNRS / Université d'Angers), qui consiste à utiliser des molécules organiques solubles de structures parfaitement définie, a été reprise depuis par de nombreux laboratoires. Soulignons que celle-ci a permis d'obtenir récemment des rendements de conversion électrique de plus de 7%, ceux des cellules à base de polymères se situant entre 8 et 9%.

Reste que la production de ces molécules est difficile, les plus performantes d'entre elles nécessitant 12 étapes de synthèse, qui plus est avec un rendement global inférieur à 0,10%, peu compatible avec une production à l'échelle industrielle. Aussi les chercheurs de Moltech-Anjou se sont-ils lancés dans la recherche de molécules plus simples présentant un effet photovoltaïque intéressant. D'où leur choix d'une famille de molécules à base de triarylamines, dont la synthèse ne nécessite que peu d'étapes. Dans un deuxième temps, ils ont cherché à optimiser certaines propriétés de ces molécules (capacité d'absorption de la lumière, niveaux d'énergie, stabilité ou encore mobilité des charges électriques). Un véritable travail d'ingénierie moléculaire consistant à ajouter, selon les besoins, certains types de liaisons ou de groupements chimiques, qui les a conduit à développer des molécules de faible masse moléculaire dont le rendement de conversion électrique est d'environ 4%. Notons qu'il s'agit là d'un des rendements les plus élevés obtenus avec des molécules de structure aussi simple.

Ces travaux, dont les résultats sont publiés en ligne dans Chemistry : A European Journal, se poursuivent aujourd'hui, l'objectif des chercheurs étant d'améliorer non seulement les performances des cellules photovoltaïques mais aussi des procédés de synthèse, notamment en limitant l'utilisation des réactifs ou de solvants toxiques mais aussi de catalyseurs coûteux.

 
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