Un module PV organique semi-transparent atteint 9,3 % à 210 cm²

Une plaque de verre de 16 × 27,5 cm² accueille un dispositif solaire inhabituel : 116 bandes étroites de cellules reliées pour former un unique module photovoltaïque organique semi-transparent. Des chercheurs de Fraunhofer ISE, de l’université de Freiburg et de l’université d’Innsbruck ont porté la surface d’ouverture du module à 210,25 cm², atteignant un rendement de 9,3 % tout en transmettant 43,2 % de la lumière visible.

Cette combinaison s’attaque à une faiblesse pratique du photovoltaïque organique. Les cellules de laboratoire avaient déjà atteint des rendements d’utilisation de la lumière allant jusqu’à 6 %, mais leurs performances diminuaient souvent à mesure que la surface active augmentait. Uli Würfel, auteur correspondant de l’étude, explique que l’équipe est passée de petites cellules fabriquées par enduction centrifuge à des modules enduits par slot-die de plus de 200 cm², avec une perte de performance presque nulle.

L’empilement associe une électrode arrière réfléchissant le proche infrarouge à une électrode supérieure sans métal. La couche absorbante et plusieurs couches de transport ont été déposées par enduction slot-die, tandis que l’électrode arrière a été déposée par pulvérisation cathodique. Trois étapes de traçage laser ont séparé et relié les bandes, puis les modules ont été recuits à 110 °C pendant 10 minutes. Le meilleur rendement d’utilisation de la lumière s’est établi à 4,0 %, mesuré avec une épaisseur de couche photoactive de 60 nm.

Des tests séparés ont évalué la durabilité, et non les performances complètes du grand module. De petits modules rigides ont subi un vieillissement sous illumination continue pendant plus de 1 000 heures. Des modules flexibles montés sur des substrats en PET ont résisté à jusqu’à 1 275 cycles de flexion autour d’une tige de 15 mm de diamètre, atteignant un rendement moyen d’utilisation de la lumière de 4,1 %, un rendement de 7,9 % et une transmission moyenne de la lumière visible de 52,1 %.

Alors, qu’est-ce que cela change concrètement ? Le résultat montre que l’équipe a porté des modules photovoltaïques organiques semi-transparents au-delà de 200 cm², avec une perte de performance presque nulle. Les prochaines étapes consistent à transférer ces résultats vers une fabrication flexible et continue roll-to-roll, et à améliorer encore la transmission visuelle.