Les chercheurs ont créé un film photovoltaïque organique flexible et imperméable qui peut être intégré aux vêtements et rester fonctionnel après une exposition à l'eau et à des contraintes mécaniques, ouvrant ainsi la voie à des appareils portables avancés alimentés à l'énergie solaire.
Des chercheurs du Centre RIKEN pour la science des matières émergentes et leurs partenaires ont créé un film photovoltaïque organique flexible et imperméable. Ce film innovant permet d'intégrer des cellules solaires dans les vêtements, conservant ainsi leur fonctionnalité même après une exposition à la pluie ou des cycles de lavage.
L’une des utilisations potentielles du photovoltaïque organique consiste à créer des appareils électroniques portables, c’est-à-dire des appareils pouvant être attachés à des vêtements et capables de surveiller des appareils médicaux, par exemple, sans nécessiter de changement de pile. Cependant, les chercheurs ont trouvé difficile d’obtenir une imperméabilisation sans utiliser de couches supplémentaires qui finissent par diminuer la flexibilité du film.
Percée dans la technologie photovoltaïque
Or, dans un ouvrage publié dans Communications naturelles, un groupe de scientifiques a pu faire exactement cela. Ils ont relevé le défi de surmonter une limitation clé des appareils précédents, à savoir qu'il est difficile de les rendre étanches sans réduire leur flexibilité. Les films photovoltaïques sont généralement constitués de plusieurs couches. Il existe un module actif qui capte l'énergie d'une certaine longueur d'onde de la lumière solaire et utilise cette énergie pour séparer les électrons et les « trous d'électrons » en une cathode et une anode. Les électrons et les trous peuvent ensuite se reconnecter via un circuit, générant de l’électricité. Dans les dispositifs précédents, la couche transportant les trous électroniques était généralement créée séquentiellement par superposition.
Cependant, pour les travaux actuels, les chercheurs ont déposé la couche anodique, en l’occurrence une électrode d’argent, directement sur les couches actives, créant ainsi une meilleure adhérence entre les couches. Ils ont utilisé un processus de recuit thermique, exposant le film à l'air à 85 degrés. Celsius pendant 24 heures. Selon Sixing Xiong, le premier auteur de l'article, « il était difficile de former la couche, mais nous étions heureux de l'avoir accompli et avons finalement pu créer un film de seulement 3 micromètres d'épaisseur. avec impatience de voir les résultats des tests.
Ce que le groupe a vu lors des tests était très encourageant. Tout d’abord, ils ont immergé complètement le film dans l’eau pendant quatre heures et ont constaté qu’il possédait encore 89 % de sa performance initiale. Ils ont ensuite soumis un film à un étirement de 30 pour cent 300 fois sous l'eau et ont constaté que même avec cette punition, il conservait 96 pour cent de ses performances. Comme dernier test, ils l'ont passé dans un cycle de machine à laver et il a survécu à l'épreuve, ce qui n'avait jamais été réalisé auparavant.
Selon Kenjiro Fukuda, l'un des auteurs correspondants de l'article, « ce que nous avons créé est une méthode qui peut être utilisée de manière plus générale. En regardant vers l’avenir, en améliorant la stabilité des appareils dans d’autres domaines, tels que l’exposition à l’air, à une lumière intense et aux contraintes mécaniques, nous prévoyons de développer davantage nos cellules solaires organiques ultrafines afin qu’elles puissent être utilisées pour des appareils portables vraiment pratiques. »
En plus du RKEN CEMS, les membres du groupe de recherche provenaient de l’Université de Tokyo et de l’Université des sciences et technologies de Huazhong en Chine.
