Cellules solaires hybrides p-i-n transparentes et durables – SOLHYPIN

Les cellules solaires organiques et notamment celles à base de polymères sont une technologie en émergence qui possède des atouts importants en terme de mise en œuvre et de possibilité d'intégration., mais elles demeurent moins performantes que les cellules à base de matériaux inorganiques. La durée de vie est très certainement le verrou à lever pour pouvoir adresser d'autres marchés que le 'nomade' qui semble actuellement accessible à cette technologie. Les matériaux d'électrodes et les interfaces avec les semiconducteurs organiques sont particulièrement sensibles et leur dégradation rapide est la cause principale du vieillissement des cellules organiques. Le projet Solhypin propose de modifier la structure classique très simple des cellules actuelles (métal-semiconducteur-métal) en insérant des couches d'oxydes métalliques semiconducteurs entre la couche active organique et les électrodes. La structure visée est donc une structure P-I-N (pour semiconducteur de type p-semiconducteur intrinsèque-semiconducteur de type n) qui n'a pas encore été développée pour les cellules polymères. Outre la problématique prioritaire de la durée de vie des cellules, ce type de structure basée sur l'utilisation de couches nanométriques d'oxydes métalliques semiconducteurs à grand gap permet de réaliser des cellules partiellement transparentes. Cette dernière propriété est particulièrement recherchée pour les possibilités d'intégration qu'elle permet avec en ligne de mire des applications vitrages. Le projet Solhypin utilisera les matériaux organiques photoactifs de référence et se focalisera essentiellement sur les matériaux semiconducteurs p et n à base d'oxydes métalliques, et leur méthode de dépôt en couche mince. Deux techniques de mise en oeuvre de ces matériaux seront explorées en parallèle et évaluées, à savoir une technique en voie humide basée sur le sol-gel compatible avec l'impression par jet d'encre, et des techniques de dépôt sous vide. L'exploration de ces 2 voies en parallèle permettra de converger vers un optimum coût/performance de la cellule réalisée, en choisissant pour chaque couche la technologie de dépôt la plus adaptée.
Les acquis scientifiques et techniques de Solhypin pourront être valorisés dans un deuxième temps par la démonstration d'un vitrage électrochrome autonome. Un projet industriel sera proposé en ce sens à l'ANR pour faire suite à Solhypin.