Planète

Photovoltaïque : des cellules organiques bientôt sur nos fenêtres ?

ActualitéClassé sous :développement durable , cellule photovoltaïque organique , silicium

Heliatek, une start-up allemande, a développé de nouvelles cellules photovoltaïques organiques commercialisables. Certes moins efficaces que leurs homologues en silicium, elles présentent des avantages d'exploitation pour contrebalancer ce problème. Légères, souples et semi-transparentes, ces cellules pourraient recouvrir certains bâtiments et même être intégrées dans des vitres. 

Les panneaux photovoltaïques d'Heliatek pourraient parfaitement s'intégrer dans des constructions. Ils sont représentés en gris sur cette image mais le développement de panneaux d'autres couleurs est prévu. © Heliatek GmbH / RECKLI GmbH

La course pour le développement de nouvelles cellules photovoltaïques organiques rentables se poursuit activement dans le monde industriel. Mais en quoi diffèrent-elles de leurs homologues en silicium ? Réponse : elles sont souples, légères et leur fabrication ne requiert pas de hautes températures. Les cellules organiques se composent de longs polymères conducteurs pouvant être déposés grâce à un dispositif d’impression utilisant des solvants liquides.

Elles présentent néanmoins deux points faibles : les panneaux produits commercialement ont un rendement de 5 %, bien loin du record atteint en laboratoire (10,6 %), et une durée de vie relativement limitée. Pour rappel, les cellules en silicium commerciales convertissent la lumière en électricité à un taux de 15 % (un record de 40 % a été atteint en conditions expérimentales). L'utilisation des structures organiques se limite actuellement à quelques applications précises et, il faut bien l'admettre, parfois un peu gadget (chargeurs de portable, sacs recouverts de panneaux solaires, etc.).

La start-up allemande Heliatek propose désormais des panneaux photovoltaïques présentant un taux de conversion de seulement 8 %. Pour obtenir un produit rentable dans les années à venir, cette entreprise a dû optimiser la conception, mais aussi les procédés de fabrication de ses cellules. Les avantages liés à leur exploitation permettraient de concurrencer efficacement leurs homologues inorganiques.

Heliatek produit ses panneaux solaires en continu, en déposant des oligomères sur des films de polyester. La technologie employée s'inspirerait de celle utilisée pour fabriquer des écrans Oled. Leurs produits sont légers et flexibles. © Heliatek GmbH/RECKLI GmbH

Des cellules photovoltaïques organiques produites en roll-to-roll

Les cellules organiques d'Heliatek ne sont pas fabriquées à partir de longs polymères, mais bien d'oligomères. Ces molécules, plus stables dans le temps, sont courtes et pèsent en général moins de 2.000 g par mole. Elles seraient déposées et polymériseraient sous vide, ce qui permet un contrôle précis de l'épaisseur des dépôts, plusieurs couches pouvant être superposées, et surtout d'assurer une uniformité des films produits. Le procédé « à vide » est plus onéreux que l'impression, mais il permet de fabriquer des panneaux en continu (en « roll-to-roll ») sur des films de polyester (les impressions s'effectuent sur des panneaux de verre).

Le rendement actuel de 8 % est faible mais la firme prévoit d'atteindre prochainement 12 % grâce à l'utilisation de cellules fonctionnant en tandem, i.e. les différentes couches superposées pourraient libérer des électrons en réponse à plusieurs longueurs d'onde. Actuellement, les deux couches réagissent au même spectre lumineux mais, affirme l'entreprise, elles compensent cette faiblesse par de bonnes performances lorsque le ciel est couvert, quand la luminosité est faible ou encore lorsqu'il fait chaud. Selon Thibaud de Séguillon, directeur de la start-up, des panneaux placés à Singapour durant un mois auraient été plus rentables que des installations inorganiques conventionnelles. 

Une intégration dans le béton et le verre ?

Le coût de production de ces cellules (rapporté au watt) ne sera pas en mesure de rivaliser avec celui des panneaux inorganiques avant quatre à cinq ans. Cependant, leur utilisation pourrait fortement réduire les coûts de construction de certains ouvrages. Étant souples, légers et résistants dans le temps, les produits d'Heliatek peuvent être déposés sur divers éléments de façade, donc sur de grandes surfaces, sans devoir mettre en place de coûteux systèmes d'ancrage (les panneaux conventionnels s'installent majoritairement sur les toits).

Mais ce n'est pas tout, les nouvelles cellules sont semi-transparentes et laissent passer une certaine quantité de lumière. L'entreprise planche actuellement sur un projet visant à les intégrer dans des vitres qui seraient alors légèrement teintées. Certains bâtiments du futur pourraient donc produire du courant sur toutes leurs surfaces, de quoi se rapprocher un peu plus du rêve des constructions fonctionnant en autarcie énergétique.