OHMIO, une lueur d’espoir pour les appareils électroniques flexibles
Les conducteurs transparents de grande surface, ces couches minces de matériau optiquement transparent et électriquement conducteur, sont des composants indispensables dans un certain nombre d’applications, notamment les cellules solaires à couches minces, les écrans traditionnels à cristaux liquides et les diodes électroluminescentes organiques. Grâce au financement de l’UE accordé au projet OHMIO, les chercheurs ont travaillé sur un nouveau matériau polymère conducteur flexible et durable à haute transparence qui peut être utilisé pour fabriquer des cellules solaires organiques moins onéreuses et plus efficaces destinées, entre autres, aux dispositifs électroniques. Les travaux ont été entrepris par Intenanomat S.L., une PME née en 2010 à l’Institut de sciences des matériaux de l’Université de Valence. Le nouveau produit de la société, Ohmidot™, est un matériau polymère transparent à haute flexibilité qui conduit efficacement l’électricité et surmonte les problèmes liés aux autres matériaux existants sur le marché. L’obstacle à la commercialisation des cellules solaires à pérovskites Les cellules solaires à pérovskites ont connu une amélioration notable de leur rendement de conversion énergétique depuis leur apparition. Cependant, pour améliorer davantage leurs propriétés, il y a lieu d’optimiser les matériaux de transport de trous – leur intégration dans les cellules solaires à pérovskites est cruciale pour améliorer les performances des appareils et leur stabilité opérationnelle. «Ces matériaux jouent un rôle clé dans la mesure où ils améliorent sélectivement l’efficacité du transport de trous, bloquent le transfert des électrons vers l’anode et évitent la détérioration de l’interface métal-pérovskite», explique Pedro Rodríguez Cantó, responsable de la recherche et du développement à Intenanomat. Les couches typiques de transport de trous comprennent un mélange de polymères composé de deux ionomères, appelé PEDOT:PSS. En raison de la combinaison unique de ses propriétés, à savoir une conductivité, transparence, ductilité et facilité de traitement hors pair, il est devenu un matériau de référence dans le photovoltaïque à couche mince. Revers de la médaille, les formulations commerciales de PEDOT:PSS peuvent être très acides, et l’humidité peut dès lors entraîner une augmentation considérable du taux de corrosion des couches adjacentes dans l’appareil. Cela limite la durée de vie de la cellule solaire à pérovskites, ce qui sème d’embûches la voie vers la commercialisation de cette technologie. Contourner le problème Les chercheurs du projet sont parvenus à surmonter cet obstacle. Cela mérite des applaudissements, car l’industrie des cellules solaires à pérovskites a reçu l’impulsion dont elle avait grand besoin. «La technologie d’OHMIO est une innovation de rupture qui a un fort impact sur le coût de fabrication, la durée de vie et les performances des dispositifs électroniques flexibles de dernière génération», fait remarquer M. Rodríguez Cantó. Ohmid™ est formulé en liquide avec des additifs sélectifs et des solvants respectueux de l’environnement. La formule élimine l’utilisation d’eau, car cela dégraderait les couches adjacentes, réduirait la durée de vie utile de l’appareil et causerait une mauvaise formation des couches. Elle permet également aux fabricants de revêtir et d’imprimer des polymères conducteurs transparents sur différents types de substrats de manière plus efficace en utilisant les techniques de revêtement et d’impression traditionnelles. En outre, la formule ne contient pas d’acides ou d’autres éléments qui provoquent des problèmes de corrosion. Domaines d’application Ohmidot™ peut être formulé pour s’adapter à n’importe quelle architecture de cellules solaires à pérovskites. Sa capacité à améliorer le rendement des cellules solaires est liée à sa transparence élevée dans le spectre du visible mais surtout dans le proche infrarouge, qui est 30 % supérieure à celle du matériau standard utilisé dans l’industrie, le PEDOT:PSS. M. Rodríguez Cantó poursuit à ce propos: «Ohmidot™ réduit considérablement les coûts de production des cellules solaires, car les substrats n’ont plus besoin de faire l’objet d’une activation des surfaces avant d’être revêtus. De plus, Ohmidot™ est formulé en solution avec des additifs et solvants sélectionnés, ce qui le rend adapté à la plupart des techniques de revêtement et d’impression traditionnelles. Qui plus est, l’épaisseur des couches peut être ajustée jusqu’à 10 nm, ce qui permet d’économiser jusqu’à 200 % de matières premières.» Outre son utilisation comme matériau de transport de trous pour le photovoltaïque, la nouvelle technologie brevetée d’OHMIO ouvre un éventail fascinant d’applications. Ohmidot™ peut notamment être utilisé pour fabriquer des électrodes transparentes ou des revêtements antistatiques, améliorer les couches d’injection de trous dans les affichages et l’éclairage à diodes électroluminescentes organiques, ou encore servir d’encre dans l’électronique imprimée. Parmi les autres applications potentielles, citons leur utilisation dans les fenêtres, les films photographiques, les matériaux de construction, les condensateurs polymères et les capteurs de gaz.
Mots‑clés
OHMIO, transparent, cellule solaire à pérovskite, organique, flexible, Ohmidot, PEDOT:PSS, transport de trous, Intenanomat, polymère conducteur
