Si la production d’énergie solaire nécessite encore à ce jour des installations coûteuses et peu pratiques, améliorer son efficacité tout en réduisant son coût d’exploitation constitue un des grands défis de la recherche en matière d’énergies renouvelables. De nombreuses universités orientent désormais leurs études vers l’exploitation de cellules photovoltaïques applicables à tous types de surfaces permettant ainsi de transformer toute une gamme de produits en générateurs d’énergie. C’est notamment le cas de l’université d’Aatlo, en Finlande, qui a mis au point un procédé d’impression par jet d’encre de photographies et de textes capables de produire de l’énergie solaire.

L’impression d’une encre photovoltaïque

Une encre d’impression traductionnelle génère automatiquement de la chaleur lorsqu’elle est exposée aux rayons du soleil. L’objectif ici était donc de concevoir une encre photovoltaïque capable de transformer cette chaleur en électricité.

Présentée dans la revue scientifique Energy & Environmental Science, cette étude est basée sur les résultats d’une recherche précédente effectuée par l’École Polytechnique Fédérale de Lausanne, en Suisse. Les chercheurs helvétiques sont parvenus à concevoir une encre composée de cellules solaires productrices d’énergie, via l’utilisation d’un colorant spécial favorisant l’absorption de la lumière. Ce mélange est ensuite imprimé sur un film en oxyde de titane servant d’électrolyte, et réagissant à l’opacité de l’encre en question. Plus elle est sombre, plus elle transmettra d’énergie.

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L’équipe de recherche d’Aalto a quant à elle poussé l’expérimentation encore plus loin et est parvenue à adapter cette encre à l’impression de photographies et de textes par une simple imprimante à jet d’encre classique.”La chose la plus difficile a été de trouver le bon solvant pour le colorant et les bons paramètres de jet d’encre pour obtenir une qualité d’impression précise et uniforme”, explique Merve Özkan, doctorante qui a participé à cette expérimentation.

Des applications multiples malgré de faibles rendements

“Ces cellules solaires à jet d’encre imprimées sont aussi efficaces et durables que les cellules solaires traditionnelles. Elles ont enduré plus de mille heures de lumière continue et de stress thermique sans aucun signe de dégradation des performances”, poursuit le chercheur Ghufran Hashmi, autre membre de l’équipe d’Aalto.

Pour autant, les rendements de cette “encre solaire” sont encore largement inférieurs à ceux des cellules solaires traditionnelles. Sur la durée de l’expérience, soit plus de 1 000 heures, les chercheurs ont noté un rendement moyen de 6,4 %. Un résultat au niveau des autres cellules photovoltaïques conçues par impression, mais encore loin de celui des cellules des panneaux solaires, dont le rendement se situe autour de 15 %.

Malgré tout, les résultats de cette recherche ouvrent de nouvelles possibilités pour le développement de produits décoratifs autoalimentés en énergie ou de cellules solaires intégrés au bâtiment. Ce dispositif pourrait en effet servir à alimenter de petits appareils électriques de faible puissance, et les cellules pourraient même être directement incorporées dans l’objet. “Avec l’impression à jet d’encre, le colorant photovoltaïque pourrait être imprimé dans une forme déterminée par un fichier image. L’opacité et la transparence des différentes parties de l’image pourraient alors être ajustées avec précision”, concluent ses chercheurs.

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Crédits photo : Aalto University