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Les polymères électroactifs

Des cellules solaires à base de polymères !

Si l’on veut développer l’utilisation de l’énergie solaire au plus grand nombre alors la voie du silicium est bouchée car la qualité nécessaire n’est accessible à moindre prix que si l’on récupère le silicium dans les déchets d’ordinateurs. Au delà le coût explose à cause du traitement nécessaire.

Une alternative s’ouvre avec les polymères et elle a en plus l’avantage de permettre des inovations auquelles il était difficile d’accéder avec le silicium, comme par exemple de faire des fils ou du tissus photovoltaïque !

Voici en lien une bibliographie de l’existant

 Deux techniques pour faire un tissu

- faire une fibre et le tisser

- injecter le polymère sur un tissu servant d’âme

 Capter l’électricité

- Electrodes (position, composition...)

Le polymère électro-actif ne permet pas une circulation de l’électricité, c’est à dire que les ions + et - sont émis sous l’effet de la lumière mais se recombient aussitôt après. C’est pour cette raison que les électrodes sont placées sur la totalité de la surface des cellules faites en polymères.

A cette question de la position se rajoute leur rôle actif, dans le sens où l’anode et la cathode sont faites en matériaux qui attirent ou repoussent les électrons afin de forcer la circulation du courant dans un sens donné.

- Electrodes transparentes

Si l’électrode qui se trouve à l’arrière d’un panneau solaire en polymère peut être opaque, comme la majorité des matériaux, l’électrode qui se trouve devant doit absolument être la plus transparente possible.

Petit innovation en terme de procédé : si l’on veut réaliser un panneau bi-face, qui capte la lumière sur ses deux côtés, il serait alors intelligent et tout à fait réalisable de le placer au coeur du polymère, telle l’âme centrale. Par contre faire un fil constitué d’une âme électrode et recouvert de l’autre électrode serait très difficilement imaginable.

- Electrodes souples

Une fois le tissus constitué, il fau en plus que l’électrode de devant soit transparente que les deux (derrière et devant) soient souples. Ce n’est pas le cas pour le moment, et cette partie pose un véritable défi.

- Parvenir à mettre les électrodes sur le côté = trouver la bonne recette pour le matériau

Une autre solution détournée serait beaucoups plus simple et reviendrait à mélanger des particules conductrices à l’intérieur du tissus ou de plaquer une fine couche de métal souple à l’arrière du tissus. A ce moment là les électrons pourraient éventuellement se diriger via ce circuit électrique vers ou à parti des électrodes qui seraietn alors situées sur le côté. Dans ce cas ces dernières peuvent être solides puisqu’elles seraient appliquées sur deux côtés opposés du tissu et pourraient éventuellement être constituées d’éléments disposés les uns à côté des autres constituant alors un élément solide relativement souple au total (à la manière de ces serpents que l’on découpe dans une même barre de bois en la tronçonnant partiellement).

Une technique d’insertion de métal à l’intérieur d’un caoutchouc est décrite sur cette brève et il pourrait être intéressant de se renseigner suffisament en détail pour reproduire la chose sur notre polymère électro-actif.

Autre technique encore, utiliser un fil de cuivre pour faire l’âme du fil de polymère. A ce moment là nous fixerions des pinces sur les deux côtés les plus longs de la surface de tissu (afin de ne faire sirculer le courant que sur une longueur la plus courte possible) et nous fixerions les électrodes sur ces pinces conductrices (cuivre également).

Cela peut permettre d’assurer à la fois la solidité du fil servant au tissu et à la fois de conducteur central.

Il reste cependant à vérifier par l’expérience si les électrons émis par le polymère sont captés par le fil de cuivre (ou le dépôt de cuivre à l’arrière du tissu) et cela avec le même pourcentage ou au moins suffisament pour justifier ce choix (relativement au coût des recherches menant au développement d’une électrode souples et transparente à la fois).

Enfin,une Nième voie de recherche serait d’utiliser les technique du caoutchouc métallique pour insérer le matériau transparent de l’électrode transparente qui existe déjà au sein d’un matériaux à la fois souple et transparent.

Voilà de nombreuses pistes à étudier méthodiquement et pour lesquelles il convient de définir un certain nombre d’expériences à la fois utiles, simples, amusantes et originales !

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Efficient polymer-based interpenetrated network photovoltaic cells
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PHOTONIQUE MOLECULAIRE : MATÉRIAUX, PHYSIQUE ET COMPOSANTS
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Les Polymères Electro-actifs
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Sur le transfert d’énergie dans les polymères
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Photovoltaic properties of Schottky and p- n type solar cells based on polythiophene
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Improvement of the photovoltaic properties of polythiophene-based cells
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Bases générales en FRANCAIS sur les cellules organiques (plastiques)
Extrait de la thèse de Lara PERRIN
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Use of Ionic Liquids for Conjugated Polymer Electrochemical Devices


Sébastien SISUN,
date de publication : 28 mars 2011,
date de dernière mise à jour : 6 janvier 2011


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