Des cellules solaires imprimées vont transformer la fabrication de produits électroniques

Le secteur émergent de l’électronique organique influe déjà sur notre manière d’utiliser les nouvelles technologies. Des systèmes d’affichage LED (éclairage à diodes électroluminescentes) utilisés dans les téléviseurs, les ordinateurs et les téléphones portables, aux panneaux qui convertissent la lumière du soleil en électricité, les instituts de recherche et les entreprises mettent de plus en plus l’accent sur le potentiel que présentent ces applications. C’est là que SmartLine et CORNET, projets financés par l’UE, interviennent et s’attaquent à la problématique de la fabrication dans ce secteur.

Comme expliqué dans un communiqué de presse de Organic Electronic Technologies (OET), une équipe de recherche et développement soutenue par SmartLine a annoncé une efficacité de 7,4 % pour une «cellule photovoltaïque organique (OPV) à jonction unique et à base de polymère imprimée totalement rouleau à rouleau (R2R)». L’équipe de OET, un des partenaires de SmartLine, espère parvenir à une efficacité des cellules OPV de 9 % d’ici 2021. Cité dans le même communiqué de presse, le directeur général de l’entreprise déclare que «ce nouveau résultat justifie les efforts mis en œuvre pour atteindre une production de masse de panneaux OPV [de] 1 000 000 m2 annuels, en ciblant différents projets de démonstration pilotes pour 2021».

Flexibilité et rentabilité

Bien que les OPV ne soient pas actuellement aussi efficaces en matière de génération d’électricité que les cellules solaires à base de silicium, leur performance s’est améliorée ces dernières années. Le fait qu’elles puissent être produites rapidement à partir de films de plastique fins et avec des procédures d’impression éprouvées permet de réduire les coûts de fabrication et les rend donc intéressantes. Il est également possible de les coller sur pratiquement tous les types de surfaces et d’objets pour disposer d’une source d’énergie prête à l’emploi. Ainsi, l’utilisation des OPV pourrait s’étendre à des produits, existants ou nouveaux, destinés aux consommateurs et à un large éventail de domaines. Selon le communiqué de presse, cela inclut «l’énergie, l’éclairage, les écrans et les surfaces, les circuits électroniques, tous les types de (bio) capteurs, les dispositifs portables, les TIC [et] l’IdO». Cependant, l’acceptation par le marché de l’électronique organique sur grands substrats (OLAE) est retardée par plusieurs défis clés, clairement résumés sur le site du projet SmartLine.

Parmi les problèmes rencontrés, on trouve le contrôle encore insuffisant des propriétés des matériaux et des dispositifs, un processus à faible rendement, une fiabilité limitée et une forte consommation de ressources, une augmentation de la production de déchets et des coûts élevés. Pour résoudre ces différents problèmes, SmartLine apportera des solutions industrielles pratiques destinées à améliorer la production des dispositifs OLAE. Le site du projet explique que: «Il développera des solutions sophistiquées de contrôle et de métrologie en production, robustes et non destructrices, pour l’impression R2R, et des processus OVPD [dépôt organique en phase vapeur] pour la traçabilité des résultats de mesure des propriétés et de la qualité des couches micro-structurées et des dispositifs ultra-intégrés durant leur fabrication.»

SmartLine (Smart in-line metrology and control for boosting the yield and quality of high-volume manufacturing of Organic Electronics) numérisera et transformera également les processus de production d’autres industries comme celles recourant aux procédés de dépôt par couches minces (par exemple pour les films fonctionnels, les revêtements antimicrobiens et de décoration, les barrières), l’automobile, les transports, l’espace et la santé.

Mettre en commun les ressources

Étant donné leur futur prometteur, l’optimisation des OLAE est également le sujet du projet CORNET (Multiscale modelling and characterization to optimize the manufacturing processes of Organic Electronics materials and devices). Selon le site de CORNET, le projet a pour but de développer un «environnement d’innovation ouverte (OIE) européen couvrant le triangle fabrication, modélisation et expérimentation». Pour y parvenir, il devra mettre au point une plateforme OIE durable et une base de données OIE.

CORNET mettra en lien les caractéristiques des nanostructures avec les fonctionnalités macroscopiques grâce à une caractérisation et à une modélisation multiéchelle (nano à macro). En conséquence de quoi, il sera possible de produire sur mesure des dispositifs OLAE et des systèmes de démonstration pour des applications industrielles comme l’automobile ou les serres.

Pour plus d’informations, veuillez consulter:
site web du projet SmartLine
site web du projet CORNET