Nos recherches, expériences & conceptions

Les contraintes engendrées par un tel dispositif sont liées aux fortes températures de fonctionnement induites par la concentration solaire (comprises entre 200 et 300°C pour espérer un rendement acceptable de la partie thermodynamique) et au spectre solaire modifié après passage au travers de l’absorbeur du système CSP. Pour pouvoir réaliser un tel dispositif la cellule solaire doit également présenter des caractéristiques mécaniques particulières permettant de s’adapter à un support cylindrique. Une autre spécificité de cette application est liée à la nature du spectre solaire disponible pour la partie PV qui concerne majoritairement la partie UV et visible du spectre solaire, de telles conditions d’utilisation favorisent l’emploi de matériaux à plus grand gap que pour les technologies PV standard (1,5eV-2eV).

Dans ce contexte, les cellules solaires organiques (OSCs) sont considérées comme une alternative prometteuse aux cellules PV conventionnelles en raison de leur coût de production, de leur flexibilité et de leur légèreté. Ces cellules sont généralement constituées d’un mélange de matériaux organiques possédant des propriétés électroniques adéquates formant une hétérojonction en volume (BHJ). Bien que des rendements de conversion photovoltaïque d’environ 18 % aient été obtenues pour ce type de dispositifs, cette morphologie est généralement instable thermodynamiquement et conduit à une évolution microstructurale sous stress thermique (ségrégation de phase).

Nous proposons dans le cadre de ce projet d’exploiter l’approche SCOSCs pour l’élaboration de cellules solaires capables de travailler sous stress thermique et concentration solaire. Brabec et al. ont notamment montré que ce type de cellule SCOSCs pouvait présenter des coefficients de température comparables à ceux des cellules à base de silicium ou GaAs et se montrait stable jusqu’au moins 160°C [1]. Ainsi, contrairement aux approches généralement à base de polymères, nous proposons d’élaborer des SCOSCs à base de molécules donneur-accepteur stables thermiquement. Les travaux proposés concernent plus particulièrement la synthèse des matériaux organiques adaptés, la fabrication de cellules PV ainsi que leur caractérisation dans les conditions réelles d’utilisation (concentration solaire et température).