Un nouveau polymère permet aux cellules solaires organiques d'atteindre un rendement proche de 20 % pour un coût cinq fois moindre

Des chercheurs de l'université de Zhengzhou ont dévoilé sur un polymère bon marché un polymère bon marché, le PTQ15, qui permet aux cellules solaires organiques (OSC) d'atteindre un rendement de conversion d'énergie certifié de 19,96 %, un chiffre sans précédent pour des matériaux organiques bon marché. Cette avancée rapproche les OSC de la viabilité commerciale tout en conservant les qualités de légèreté et de souplesse qui rendent cette technologie attrayante.

La production de PTQ15 coûte environ 35 528 dollars par kilogramme, soit un cinquième du prix des polymères "vedettes" PM6 et D18, qui dépassent les 200 000 dollars par kilogramme. Ces économies résultent d'une synthèse rationalisée en trois ou quatre étapes qui permet d'obtenir des rendements supérieurs à 80 %, ce qui réduit considérablement les dépenses liées aux matériaux et à la fabrication.

Les OSC fabriqués avec PTQ15 et les accepteurs K1/K6 ont atteint une efficacité de 19,96 %. Les mesures montrent un transfert de charge ultrarapide en seulement 1,40 picoseconde et une perte d'énergie non radiative minimale de 0,190 électronvolt - des chiffres qui reflètent une dissociation efficace des excitons et une réduction des pertes thermiques.

Les dispositifs traités à l'air libre, à 25 % d'humidité relative, ont tout de même atteint un rendement de 19,37 %. L'étude estime le coût minimum durable à 0,36 dollar par watt, ce qui place ces OSC à une distance frappante des systèmes photovoltaïques conventionnels au silicium en termes de prix par performance.

Les prochaines étapes consistent à dépasser le seuil d'efficacité de 20 % en affinant les paires donneur-accepteur et la morphologie du film. En cas de succès, PTQ15 pourrait faire passer les OSC du statut de prototypes de laboratoire à celui de solutions énergétiques courantes, en fournissant une énergie solaire économique, légère et flexible à une plus large gamme d'applications.