Cette équipe de recherche américaine est formée par Jianguo Mei, professeur à l’Université Purdue, Jinhyo Hwang, chercheur postdoctoral, et Zhifan Ke, étudiant diplômé. Elle a récemment publié dans le Journal of the American Chemical Society les résultats de sa recherche concernant le développement d’un conducteur organique transparent sans indium (une terre rare très coûteuse). Cette nouvelle technologie est composée de polymère fabriqué avec des matériaux à base de carbone, un des éléments les plus abondants sur Terre. Elle est actuellement en instance de brevet. Nous vous proposons donc d’en apprendre plus sur cette découverte dans cet article.
Quelle est l’utilité des conducteurs transparents ?
Les conducteurs transparents constituent un composant crucial dans les dispositifs optoélectroniques tels que les écrans tactiles, les diodes électroluminescentes et les cellules photovoltaïques. Les écrans tactiles comprennent notamment de nombreuses couches, explique le professeur Jianguo Mei. La couche supérieure est un film mince fabriqué en verre ou en plastique. De plus, on trouve en dessous de celle-ci une couche conductrice fine et translucide. Puis, un circuit imprimé y sert à lire les signaux transmis par cette couche conductrice. Par ailleurs, il est à noter qu’aujourd’hui, plus de 95 % des conducteurs transparents employés dans le monde sont constitués d’oxyde d’indium-étain (ITO).
Quelles sont les limites des films ITO ?
Ce type de conducteur à base d’ITO présente certains inconvénients. En effet, les réserves d’indium sont limitées, alors que la demande de films ITO augmente. Par conséquent, cette situation crée une tension sur le prix de cette terre rare. C’est pourquoi des chercheurs tentent aujourd’hui de trouver des alternatives plus économiques comme le graphène, les treillis métalliques et les oxydes métalliques abondants sur Terre. De plus, l’indium, qui génère un champ électrique, pourrait provoquer une perturbation lorsque le doigt d’une personne effleure un écran tactile. Outre cela, en raison de la fragilité de ce matériau, celui-ci ne convient pas vraiment à la fabrication rouleau par rouleau, selon Mei.
Quelles sont les spécificités des nouveaux conducteurs transparents organiques ?
Ces scientifiques américains ont inventé un polymère à partir de matériaux à base de carbone, dont le coût de production serait moins élevé. Ce nouveau matériau est plus adapté à la fabrication rouleau par rouleau. Selon eux, leur conducteur organique transparent affiche les mêmes performances que ceux fabriqués avec de l’oxyde d’indium-étain. De plus, ce nouveau polymère peut être mis en solution et stocké durant plusieurs mois dans des conditions de température ambiante. Contrairement à cela, le PEDOT:PSS est plus difficile à conserver, car il ne supporte ni le rayonnement ultraviolet, ni l’humidité, ni les températures élevées (à partir de 25 °C). D’ailleurs, comparés aux autres conducteurs transparents sous forme de solution, le conducteur organique transparent présente une transmittance plus élevée. Il affiche une meilleure durabilité, confirme les résultats des tests de vieillissement accéléré réalisés en laboratoire.
Qu’en est-il du transfert technologique de ce projet ?
L’équipe de chercheurs a dévoilé son conducteur organique transparent à Purdue Research Foundation Office of Technology Commercialization. Ce bureau gère l’un des programmes de transfert technologique les plus complets aux États-Unis. Il a déjà déposé une demande de brevet pour cette découverte auprès de l’U.S Patent and Trademark Office, en vue de protéger la propriété intellectuelle. D’après ces scientifiques, les prochains travaux à effectuer consistent à améliorer les performances de ce polymère et à se préparer pour une production à grande échelle. Cette recherche est soutenue par l’Office of Naval Research. Plus d’informations : JACS
L’indium n’est pas une terre rare (même s’il est peu abondant). Ce métal fait partie de la famille de l’aluminium comme le gallium.
Je pense que ce matériau transparent va permettre de multiplier les couches de cellules solaires. Gagner la surface sensible à la lumière et par conséquent augmenter l’efficacité des panneaux solaires.