Photovoltaïque organique plus performant et stable incorporant des polymères accepteurs sans fullerène – MONOPOLY

Grâce à l'essor des accepteurs non fullerènes (NFAs) et à leur utilisation dans des mélanges ternaires, le rendement de conversion énergétique (PCE) des cellules solaires à base de polymère a augmenté ces années, jusqu'à 19 % pour des cellules de laboratoire d'une taille de quelques mm2. Malgré ces progrès, l'impression à l’air de cellules à base de NFA à l’échelle du cm2 avec une structure de dispositif et des matériaux interfaciaux industriels entraîne de fortes pertes du PCE. Pour réduire cet écart entre laboratoire et industrie mais aussi atteindre la stabilité requise de 10 ans, le principal défi est de s'attaquer aux faiblesses de la technologie NFA. Ces NFA et leur traitement doivent être compatibles avec les exigences industrielles pour concevoir des couches épaisses à base de NFA stables et performants. Pour atteindre ces objectifs, MONOPOLY se concentrera sur i) une meilleure compréhension des mécanismes de photodégradation des NFA et des cellules solaires, ii) la synthèse de nouveaux NFA, molécules et polymères, présentant une meilleure stabilité photochimique et morphologique et iii) l'utilisation d'une technique assistée par l'apprentissage automatique pour l'optimisation de la composition des mélanges ternaires afin d'améliorer les performances des couches épaisses. Les nouveaux polymères NFA permettront de réaliser des dispositifs tout-polymère avec un fort potentiel pour résoudre les problèmes de morphologie liés à la stabilité et/ou à la mobilité. En outre, l'étude de la cristallinité et de la mobilité des porteurs dans les mélanges binaires et ternaires par diffraction des rayons X, spectroscopie Raman et OFET vise à améliorer les performances des mélanges à couche épaisse, mais aussi leur photostabilité et leur stabilité morphologique. L'objectif de MONOPOLY est de produire de nouveaux NFA permettant d'atteindre un PCE de 17% et 10 ans de stabilité dans des cellules solaires de taille cm2 compatibles avec les exigences industrielles.