Traduit de l’anglais par Melanie Beauchesne
Des ingénieurs ont fabriqué une nouvelle cellule solaire qui fonctionne bien même après avoir été lavée. Les cellules extensibles et résistantes à l’eau pourraient être utilisées pour fabriquer des vêtements pouvant alimenter en énergie des dispositifs portables et des capteurs. Ils pourraient également mener à la création d’auvents, de stores et de tentes générateurs d’énergie.
minces et flexibles faites à partir de polymères organiques sont moins efficaces, mais elles sont faciles et peu coûteuses à fabriquer. Ces caractéristiques les ont rendues attrayantes pour les dispositifs flexibles de grande surface, d’autant que les scientifiques ont, ces dernières années, amélioré leur efficacité et leur longévité ; les cellules solaires organiques peuvent se dégrader lorsqu’elles sont exposées à l’eau et à l’oxygène. Elles sont passées d’une efficacité de 2 % en 2007 à plus de 8 % en 2016.
Au cours des dix dernières années, les chercheurs ont essayé d’incorporer des cellules photovoltaïques organiques dans les textiles. Plusieurs entreprises utilisent des textiles solaires pour fabriquer des produits tels que des abris d’urgence temporaires, des auvents et des équipements de plein air.
Mais ces textiles solaires ne sont pas parfaits. « Il est difficile de faire en sorte qu’elles aient à la fois un rendement élevé, une durabilité / extensibilité mécanique, une stabilité dans l’air et l’eau, tout en étant lavables », écrivent des ingénieurs du Centre RIKEN pour les sciences émergentes au Japon dans leur article publié dans Nature Energy.
Le défi réside dans la difficulté de rendre les cellules solaires à la fois flexibles et résistantes à l’eau et à l’air. En effet, les cellules solaires organiques sont encapsulées dans des films caoutchouteux mous afin de les protéger de l’humidité et de l’air. Mais les couches d’encapsulation doivent être ultraminces pour que le film reste flexible et extensible, et cela compromet la protection qu’elles procurent.
L’équipe RIKEN a surmonté cette difficulté en utilisant des cellules solaires à double enveloppe. Ils ont d’abord pris en sandwich une cellule solaire organique ultramince entre deux couches de parylène d’un micromètre d’épaisseur, un polymère hydrofuge qui est utilisé pour revêtir les cartes de circuits imprimés et les implants médicaux. Puis ils ont encapsulé le dispositif entre deux films élastiques à base d’acrylique. Les revêtements transparents laissent passer la lumière, mais sont étanches à la vapeur d’eau et à l’oxygène.
La cellule solaire extensible avait une efficacité de près de 8 %. Cette efficacité n’a baissé que d’environ 5 % lorsque l’appareil a été trempé dans l’eau pendant deux heures. Et l’appareil a conservé 80 % de son efficacité après vingt cycles de lavage, lors lesquels il a rétréci de près de deux fois en taille lorsqu’il était mouillé.
Un appareil de 4 cm de long a généré plus de 15 milliwatts d’énergie. « Puisque les micropuces à faible consommation et les modules sans fil pour appareils portables ont besoin de blocs d’alimentation de puissance variée, nos modules OPV lavables sont prometteurs en tant que source d’alimentation idéale pour de nombreux types d’appareils portables », expliquent les chercheurs.
Source: Hiroaki Jinno et al. Stretchable and waterproof elastomer-coated organic photovoltaics for washable electronic textile applications. Nature Energy. 2017.
Photo: RIKEN