Electrodes efficaces, flexibles et transparentes à base de réseaux de nanofils métalliques: du fondamental à l’intégration industrielle – MEANING

Les électrodes transparentes (ET) à base de nanofils métalliques (MNW) ont attiré récemment un grand intérêt car elles représentent une alternative moins coûteuse et plus polyvalente aux électrodes transparentes à base d’oxyde. Les ET à base de MNW présentent d’excellentes propriétés optiques et électriques, ainsi qu’une très bonne aptitude à la flexion et un faible prix par rapport aux oxydes transparents conducteurs. De plus, les réseaux MNW sont compatibles avec des procédés en solution et peuvent être élaborés à basse température, et ce sans vide. Le projet MEANING repose sur une collaboration étroite entre des chimistes et des physiciens dans des laboratoires travaillant sur des MNW et un partenaire industriel développant des cellules solaires organiques dans le but d'une très grande production (ARMOR). Les principaux objectifs de MEANING sont: i / MNW croissance et up-scaling, ii / optimisation des réseaux de MNW, iii / augmentation de la stabilité des ET à base de réseaux de MNW et iv / intégration efficace de ce type d’ET dans les cellules solaires organiques. Pour atteindre de tels objectifs, un consortium avec des expertises très complémentaires est rassemblé comprenant par exemple la croissance de nanostructures métalliques, la physique des réseaux de MNW, la modélisation de leurs propriétés physiques et l'ingénierie pour une intégration efficace dans les cellules solaires organiques industrielles.
La croissance des nanofils d'argent et des nanofils de cuivre, ainsi que d'autres nanostructures métalliques seront étudiées et le processus d'upscaling sera également étudié de façon à devenir compatible avec les grands marchés industriels. L'optimisation de leurs propriétés sera étudiée en profondeur en faisant varier plusieurs paramètres, y compris la méthode de dépôt ou le traitement post-dépôt. Pour résoudre les problèmes de stabilité, des nanocomposites à base de MNW (avec des polymères, des matériaux carbonés ou des oxydes) seront fabriqués et soigneusement étudiés. Les deux partenaires académiques ont déjà montré que de tels nanocomposites peuvent conduire à une nette amélioration de la stabilité. Les mécanismes à l'origine de leur dégradation sont explorés grâce à des méthodes telles que l'imagerie infra-rouge et la cartographie électrique; les premiers résultats montrent qu'une défaillance est associée à la formation et à la propagation d’une fissure observée lors des rampes de tension. Il existe des atouts clairs et fondés relatifs à l’amélioration de ces ET innovantes (propriétés optiques et électriques efficaces) et le type de cellules solaires choisi. Ces atouts permettront une meilleure intégration dans les dispositifs industriels grâce à la croissance originale MNW, l’optimisation des réseaux (expérimentations et modélisation) et une bien meilleure stabilité et intégration. Les impacts sur d'autres marchés industriels pour lesquels les ET jouent un rôle clé (LED, OLED, écrans tactiles, chauffages transparents, fenêtres intelligentes ...) seront également impactés par les résultats du projet MEANING.