Piles solaires plastiques



Le soleil est une source d'énergie verte et renouvelable et la production d'électricité utilisant cette source d'énergie représente une solution intéressante afin de répondre à nos besoins énergétiques sans cesse grandissants. Par exemple, le soleil procure en une heure ce que l'humanité consomme en énergie pendant une année. Toutefois,le développement à grande échelle de la technologie photovoltaïque est ralentie par le coût relativement élevé des panneaux solaires et l'efficacité de conversion énergétique modérée.

Les polymères semi-conducteurs sont considérés comme une avenue prometteuse qui devrait permettre de diminuer de façon significative le coût de l'énergie produite par les cellules solaires principalement à cause de procédés de fabrication peu coûteux tels l'impression à jet d'encre ou encore l'impression pas presses rotatives. Au cours des cinq dernières années, des progrès importants ont été réalisés concernant l'efficacité de conversion énergétique (ECE) des cellules solaires plastiques (ECE avoisinant 9-10%). Ces progrès ont été rendu possibles grâce au développement de nouveaux polymères conjugués.

Ce projet de recherche avait comme objectif le développement de piles solaires tout plastiques utilisant le principe de l'hétérojonction volumique entre un polymère donneur d'électrons et un matériau accepteur d'électrons.

Dans le cadre de projet, l'équipe du Prof. Mario Leclerc a développé une série de copolymères à base de carbazole, de pyrrolopyrrole et de pyrrolothiophene basée sur les calculs théoriques obtenus par l'équipe du Prof. Côté. Les matériaux synthétisés possèdent les propriétés électro-optiques requises permettant de développer des cellules solaires plastiques efficaces.

L'équipe du Prof. J.-F. Morin a développé de nouveaux copolymères de type n pouvant être mélangés avec des matériaux à faible largeur de bandes interdites développé par l'équipe du Prof. Leclerc. De plus, la modulation des propriétés électroniques du fullerène C60 a également été explorée afin d'offrir une alternative viable au [60]PCBM, le matériau de type n les plus utilisé actuellement en cellules solaires plastiques.

Finalement, l'équipe du Prof. Claudine Allen a mis en place une plate-forme de mesures photovoltaïques. Cette installation permet la caractérisation complète des cellules solaires. Malheureusement, des problèmes de compatibilité/miscibilité/séparation de phase entre les polymères de type p et de type n étudiés n'ont pas permis d'obtenir des cellules solaires plastiques avec des efficacités de conversion énergétique satisfaisante.

Chercheur responsable

Mario Leclerc, Université Laval

Équipe de recherche

  • Claudine Allen, Université Laval
  • Michel Côté, Université de Montréal
  • Jean-François Morin, Université Laval

Durée

2010-2013

Montant

240 000 $

Partenaires financiers

  • Fonds québécois de la recherche sur la société et la culture
  • Ministère du Développement économique, de l'Innovation et de l'Exportation

Appel de propositions

Réduction et séquestration des gaz à effet de serre