Percée pour les cellules solaires flexibles

En novembre 2012, le projet européen TREASORES (Transparent Electrodes for Large Area Large Scale Production of Organic Optoelectronic Devices) a été lancé dans le but de réduire sensiblement les coûts de production de composants organiques tels que les cellules solaires et les panneaux LED. Le projet a été financé à hauteur de 9 millions d'euros par l'Union européenne et de 6 millions d'euros supplémentaires par les fonds propres des partenaires. Il a donné lieu à sept brevets, une douzaine de publications scientifiques et des contributions importantes aux organisations internationales de normalisation.

Électrodes flexibles et nouveaux films barrières
Le principal résultat du projet a été le développement de processus de production pour différents types d'électrodes transparentes et de matériaux de barrière pour la prochaine génération d'optoélectronique flexible et, dans une deuxième étape, la mise à l'échelle pour la production industrielle. Trois de ces électrodes sur substrats flexibles - basées soit sur des nanotubes de carbone, soit sur des fibres métalliques, soit sur de fines couches d'argent - sont déjà produites commercialement ou devraient être commercialisées cette année. La prochaine génération de sources lumineuses et de cellules solaires sera fabriquée en rouleau, ce pour quoi les nouvelles électrodes sont particulièrement bien adaptées. Un rouleau avec des sources lumineuses OLED et le logo du projet a été fabriqué par un tel processus de rouleau à rouleau au Fraunhofer-Institut für Organische Elektronik, Elektronenstrahl- und Plasmatechnik à Dresde FEP sur une fine électrode en argent, qui a été développée par Rowo Coating GmbH dans le cadre du projet.

Sources lumineuses flexibles - à la fois jolies et bon marché
De telles technologies de processus permettront à l'avenir de réduire considérablement le prix des sources lumineuses et des cellules solaires, mais elles nécessitent des électrodes flexibles et transparentes ainsi que des barrières étanches, qui ont également été développées dans le cadre du projet TREASORES. Les électrodes du projet sont déjà aussi performantes et transparentes que les électrodes de la technologie actuelle (basées sur l'oxyde d'étain dopé à l'indium, ITO), elles sont même en partie supérieures à ces électrodes. Elles peuvent toutefois être produites à moindre coût et ne reposent pas sur l'importation d'indium, une ressource de plus en plus rare.
Tomasz Wanski du Fraunhofer FEP confirme que les nouvelles électrodes ont permis d'obtenir des sources lumineuses extrêmement homogènes, même sur de grandes surfaces, avec une efficacité de 25 lumens par watt - aussi bien que les composants équivalents de la technologie OLED actuelle, qui sont fabriqués sur des feuilles individuelles avec un processus de production plus lent. Au cours du projet, le National Physical Laboratory en Grande-Bretagne a également développé de nouvelles méthodes de test pour la résistance à la flexion des électrodes - ce test pourrait conduire à une nouvelle norme dans ce domaine.

Des films spéciaux protègent l'électronique de l'oxygène
Un autre succès du projet a été la fabrication, les tests et la montée en puissance de la production de nouveaux films barrières transparents - il s'agit de films en plastique qui empêchent l'oxygène et la vapeur d'eau de pénétrer dans les composants organiques et de les détruire. Il a été possible de produire des barrières efficaces et peu coûteuses, qui seront probablement développées et commercialisées par l'entreprise suisse Amcor Flexibles Kreuzlingen. De telles barrières non perméables sont essentielles pour assurer la longue durée de vie des cellules solaires organiques et des sources de lumière, nécessaire à leur succès commercial.

Comme l'a confirmé l'analyse du cycle de vie (ACV) réalisée dans le cadre du projet, les cellules solaires ne sont commercialement et écologiquement viables que si leur efficacité et leur durée de vie sont suffisamment élevées. Les composants optoélectroniques possèdent des couches actives de quelques centaines de nanomètres seulement - moins de 1 % du diamètre d'un cheveu humain - et de petits défauts de surface ou des particules de poussière invisibles peuvent réduire l'efficacité du composant ou entraîner une surface lumineuse non homogène et une courte durée de vie.

Savoir-faire de 15 partenaires de cinq nations européennes
Le projet TREASORES a réuni le savoir-faire de neuf entreprises et de six instituts technologiques de cinq pays et a été dirigé par Frank Nüesch du Laboratoire fédéral d'essai des matériaux et de recherche (Empa). "Je me réjouis de voir les premiers produits commerciaux issus du projet sur le marché avant la fin de l'année", déclare Nüesch.
Michael Niggemann, CTO du fabricant de cellules solaires Eight19 à Cambridge, est également enthousiaste : "Le projet TREASORES a été un succès pour Eight19, car il a apporté des contributions importantes à la réduction des coûts de production de nos cellules solaires. Nous avons ainsi franchi une étape décisive vers la commercialisation de cellules solaires organiques - basées sur une technologie développée en Europe".

Le projet de recherche a été soutenu financièrement par le septième programme-cadre de l'Union européenne, numéro de contrat 314068.