Transition énergétique : le Technion (Israël) booste de près de 50% l'efficacité de cellules photovoltaïques organiques
[:fr]Les cellules photovoltaïques organiques étudiées aujourd’hui, en dépit de leurs avantages notoires, sont entachées d’une limite contraignante : un faible rendement qui les rendent difficilement compétitives avec leurs grandes sœurs artificielles. Des chercheurs israéliens du Technion (Israël) viennent de réaliser une percée majeure en matière de cellules photovoltaïques de type organique en augmentant leur efficacité de près de 50% d’une traite. Une avancée importante qui pourrait s’avérer décisive dans la course à la transition énergétique où le photovoltaïque ne cesse de gagner du terrain. Les chercheurs admettent qu’il reste cependant encore beaucoup de travail à leur équipe pour atteindre un prototype viable. Le Pr Nir Tessler du Technion estime que son équipe pourra développer un prototype fonctionnel d’ici l’année prochaine.
Quand on évoque l’énergie solaire, critiques et conservateurs avancent le fait que les cellules photovoltaïques habituelles nécessitent des matériaux rares et polluants pour leur construction. C’est sans compter sur les prouesses du secteur et des chercheurs qui ne cessent d’innover, améliorant l’efficacité et la « durabilité » des cellules biologiques chaque année. À ce titre, les cellules organiques apparaissent porteuses d’espoir dans le sens où elles transforment non seulement l’énergie du soleil en électricité, mais elles sont, en plus, de « simples » molécules vivantes, donc naturelles, avec un caractère écologique important.
Le problème pourrait bientôt être réglé au regard des dernières avancées observées par l’Institut de Technologie d’Israël Technion. « Nous avons découvert que l’efficacité des cellules photovoltaïques organiques et leur production d’électricité sont limitées par leur aspect structurel » explique le professeur Nir Tessler, directeur de cette recherche. L’équipe a ainsi démontré que certaines limites d’efficacité n’étaient pas liées à la nature même du matériau, offrant une nouvelle marge de manœuvre pour atteindre de plus hauts rendements en s’attaquant à la manière dont les cellules sont agencées.
Sur base de leur découverte, les chercheurs ont réalisé des tests sur leurs cellules organiques afin d’atteindre un niveau d’efficacité suffisant pour une éventuelle industrialisation du procédé. « Nous avons amélioré l’efficacité de conversion de l’énergie solaire en électricité à l’intérieur des cellules de 10 à 15% » explique Nir Tessler, soit une augmentation de 50% d’efficacité. De quoi atteindre cette limite de rendement au dessus de laquelle les experts estiment que les cellules organiques pourraient faire leur apparition sur le marché. Dans ces conditions, leur coût-efficacité pourrait être suffisant pour devenir assez compétitif et entrer dans une phase d’industrialisation et donc d’applications concrètes.
Ces résultats de leurs recherches sont encourageants pour l’avenir du photovoltaïque qui semble voué à remplacer graduellement et inévitablement les énergies fossiles. L’avantage de leur technique, c’est qu’elle ne nécessite pas de nouveaux matériaux plus performants (ici, d’origine organique). Elle s’attarde simplement à la manière dont les cellules sont insérées dans la structure, notamment la position des électrodes.
On rappellera que le développement des cellules organiques solaires peut représenter un vrai « game-changer » dans les problématiques énergétiques et écologiques globales. Les avantages de ces cellules organiques sont, en effet, nombreux. Fines, résistantes, flexibles, peu couteuses, elles peuvent se monter sur des structures flexibles, plus fines et facilement remplaçables et recyclables. Ainsi, on peut, par exemple, placer ces cellules photovoltaïques sur de grandes toiles à coller sur les murs où les toitures, un peu comme du papier-peint, pour générer de l’électricité. Ces cellules, une fois maitrisées, pourraient éventuellement s’intégrer dans divers matériaux pour les rendre générateurs d’électricité et recharger nos appareils en toute facilité. À n’en pas douter, le soleil risque d’être une source inévitable d’énergie dans les décennies à venir.
Publication dans le Journal of Applied Physics
Source : mrmondialisation.org[:en]A patented breakthrough by researchers at the Technion-Israel Institute of Technology improves the efficiency of organic photovoltaic cells by 50 percent, and could someday provide a huge boost for the viability of solar power as a major source of energy.
Organic photovoltaic cells convert solar energy into electric power through organic molecules. One of their advantages over “traditional” solar cells made of silicon is that they can be mounted on lightweight, flexible, and easy-to-replace sheets, which can be spread on roofs and buildings like wallpaper, converting solar energy into electrical current. In the future, they could also be used to provide a cost-efficient and reliable source of electricity in isolated regions.
Despite the advantages of organic cells, their conversion potential to this point has not been fully utilized, according to lead researcher Professor Nir Tessler, of the Technion Faculty of Electrical Engineering, and director of the Wolfson Microelectronic Center and of the Sarah and Moshe Zisapel Nanoelectronics Center at the Technion.
“In our study, we found that the organic photovoltaic cell’s efficiency and electricity production are limited by structural aspects,” he explains. “We have proved that the limitations are related not to the material, but to the device structure. We have developed an addition to the existing systems, improving the efficiency of converting solar energy into electric current inside the cell from 10% (a level considered to be “high efficiency”) to 15% (the level at which industry experts say organic solar cells will be cost-effective), and adding 0.2 volts to the cell’s voltage.”
The development is based on increasing the energy gap between the electrodes by changing their fixed position in the system. By doing so, the researchers were able to increase the voltage, leading to an increase in system power. “This improvement is significant for the relevant industry, and it was achieved by focusing on structural changes in the device, versus developing new materials, a common approach by researchers in this field. It seems as if we have stretched the laws of physics with the aid of engineering.”
Prof. Tessler estimates that he and his team will complete the development of a prototype system within a year.
The Technion-Israel Institute of Technology is a major source of the innovation and brainpower that drives the Israeli economy, and a key to Israel’s renown as the world’s “Start-Up Nation.” Its three Nobel Prize winners exemplify academic excellence. Technion people, ideas and inventions make immeasurable contributions to the world including life-saving medicine, sustainable energy, computer science, water conservation and nanotechnology. The Joan and Irwin Jacobs Technion-Cornell Institute is a vital component of Cornell Tech, and a model for graduate applied science education that is expected to transform New York City’s economy.
Publication in Journal of Applied Physics
Source ATS[:]
