A printable, flexible, organic solar cell | Hannah Bürckstümmer

Traducteur: Cyril Tollari Relecteur: Guillaume Rouy

You may have noticed that I'm wearing two different shoes.

Vous avez peut-être remarqué que je porte deux chaussures différentes.

It probably looks funny --

Ça doit avoir l'air drôle.

it definitely feels funny --

C'est bien le cas.

Mais je voulais illustrer une situation.

but I wanted to make a point.

Let's say my left shoe corresponds to a sustainable footprint,

Imaginons que ma chaussure gauche symbolise une empreinte viable,

meaning we humans consume less natural resources

c'est-à-dire nous, humains, consommons moins de ressources naturelles

than our planet can regenerate,

que notre planète est capable de régénérer

and emit less carbon dioxide than our forests and oceans can reabsorb.

et émettons moins de CO2 que nos forêts et nos océans peuvent réabsorber.

That's a stable and healthy condition.

C'est une situation saine et stable.

Today's situation is more like my other shoe.

La situation actuelle ressemble plus à mon autre chaussure,

It's way oversized.

qui est bien trop grande.

At the second of August in 2017,

Le 2 août 2017,

we had already consumed all resources our planet can regenerate this year.

nous avons déjà épuisé toutes les ressources

que notre planète est capable de régénérer cette année.

This is like spending all your money until the 18th of a month

Cela revient à avoir dépensé tout son argent au 18 du mois

and then needing a credit from the bank for the rest of the time.

et à devoir emprunter pour finir le mois.

For sure, you can do this for some months in a row,

On peut sûrement faire cela pendant quelques mois,

mais en gardant ce comportement,

but if you don't change your behavior,

sooner or later, you will run into big problems.

tôt ou tard, de gros problèmes arriveront.

We all know the devastating effects of this excessive exploitation:

Tout le monde connaît les effets néfastes de cette surexploitation excessive :

global warming,

le réchauffement climatique,

rising of the sea levels,

l'élévation du niveau de la mer,

melting of the glaciers and polar ice,

la fonte des glaciers et de la banquise,

increasingly extreme climate patterns and more.

des régimes climatiques de plus en plus extrêmes, et bien plus encore.

The enormity of this problem really frustrates me.

L'ampleur considérable de ce problème m'exaspère vraiment.

What frustrates me even more is that there are solutions to this,

Mais ce qui m'exaspère surtout, c'est qu'il existe des solutions,

but we keep doing things like we always did.

mais on continue à agir comme avant.

Today I want to share with you

Aujourd'hui, je voudrais vous montrer

how a new solar technology can contribute to a sustainable future of buildings.

comment une nouvelle technologique solaire

peut aider à rendre le secteur du bâtiment durable.

Buildings consume about 40 percent of our total energy demand,

Les bâtiments consomment environ 40 % de notre demande totale en énergie.

so tackling this consumption

Des solutions à cette consommation réduiraient énormément nos émissions.

would significantly reduce our climate emissions.

A building designed along sustainable principles

Un bâtiment conçu selon des principes de durabilité

can produce all the power it needs by itself.

peut générer de lui-même toute l'énergie qui lui est nécessaire.

To achieve this,

Pour y parvenir,

you first have to reduce the consumption as much as possible,

la consommation doit d'abord être réduite autant que possible,

by using well-insulated walls or windows, for instance.

par exemple, avec une bonne isolation des murs et des fenêtres.

These technologies are commercially available.

Ces technologies sont commercialisées.

Then you need energy for warm water and heating.

Puis, il faut de l'énergie pour l'eau chaude et le chauffage.

You can get this in a renewable way from the sun

Cela peut être renouvelable grâce au soleil

through solar-thermal installations

avec des équipements solaires thermiques,

or from the ground and air, with heat pumps.

ou grâce au sol et à l'air avec des pompes à chaleur.

Toutes ces technologies sont disponibles.

All of these technologies are available.

Then you are left with the need for electricity.

Il ne reste plus qu'à assurer l'alimentation électrique.

In principle, there are several ways to get renewable electricity,

Plusieurs sources renouvelables peuvent fournir de l'électricité.

but how many buildings do you know which have a windmill on the roof

Mais connaissez-vous des bâtiments avec une éolienne sur le toit,

ou une centrale hydroélectrique dans le jardin ?

or a water power plant in the garden?

Probably not so many, because usually, it doesn't make sense.

Pas tant que ça sûrement, car normalement, ça ne tient pas debout.

But the sun provides abundant energy to our roofs and facades.

Mais on peut avoir une énergie abondante sur nos toits et façades grâce au soleil.

The potential to harvest this energy at our buildings' surfaces is enormous.

Il y a un potentiel énorme de récupération de l'énergie disponible sur nos bâtiments.

Let's take Europe as an example.

Prenons l'exemple de l'Europe.

If you would utilize all areas which have a nice orientation to the sun

Si on pouvait utiliser toutes les surfaces extérieures bien orientées au soleil

and they're not overly shaded,

et pas trop à l'ombre,

the power generated by photovoltaics

l'énergie produite par le photovoltaïque

would correspond to about 30 percent of our total energy demand.

correspondrait à environ 30 % de notre demande totale en énergie.

But today's photovoltaics have some issues.

Mais le photovoltaïque actuel a quelques problèmes.

They do offer a good cost-performance ratio,

Il offre un bon rapport entre coûts et performance,

but they aren't really flexible in terms of their design,

mais il n'est pas très flexible en matière de conception,

and this makes aesthetics a challenge.

ce qui est un défi pour l'esthétique.

People often imagine pictures like this

Les gens imaginent souvent des images comme celle-ci

when thinking about solar cells on buildings.

en pensant aux panneaux solaires.

Cela vaut peut-être pour une centrale solaire,

This may work for solar farms,

but when you think of buildings, of streets, of architecture,

mais quand on considère les bâtiments, les rues, l'architecture,

aesthetics does matter.

l'esthétique, c'est primordial.

This is the reason why we don't see many solar cells on buildings today.

Voilà pourquoi à l'heure actuelle il y a peu de photovoltaïque sur les bâtiments.

They just don't match.

Ils ne vont tout simplement pas ensemble.

Our team is working on a totally different solar-cell technology,

Notre équipe travaille sur une toute autre technologie de cellule photovoltaïque,

which is called organic photovoltaics or OPV.

qui s'appelle le photovoltaïque organique, ou PVO.

The term organic describes

Le terme « organique » signale

that the material used for light absorption and charge transport

que le matériau utilisé pour l'absorption de la lumière et le transfert de charge

are mainly based on the element carbon,

est majoritairement à base de carbone,

and not on metals.

et non à base de métaux.

We utilize the mixture of a polymer

On utilise le mélange d'un polymère,

which is set up by different repeating units,

synthétisé par ajouts répétitifs,

like the pearls in a pearl chain,

comme les perles d'un collier,

and a small molecule which has the shape of a football

et d'une petite molécule, ayant la forme d'un ballon de football,

and is called fullerene.

que l'on appelle un fullerène.

These two compounds are mixed and dissolved to become an ink.

Ces 2 matériaux sont mélangés et solubilisés pour produire de l'encre.

And like ink,

Et comme l'encre, c'est imprimable

they can be printed with simple printing techniques like slot-die coating

avec des techniques d'impression simples comme l'enduction en fente

in a continuous roll-to-roll process on flexible substrates.

dans un système à rouleaux sur des matières flexibles.

The resulting thin layer is the active layer,

La couche mince résultante est la couche réactive,

absorbing the energy of the sun.

qui absorbe l'énergie du soleil.

This active layer is extremely effective.

Cette couche réactive est d'une très grande efficacité.

You only need a layer thickness of 0.2 micrometers

On n'a besoin que de 0,2 μm d'épaisseur de couche

to absorb the energy of the sun.

pour absorber l'énergie du soleil.

This is 100 times thinner than a human hair.

C'est 100 fois plus mince qu'un cheveu humain.

To give you another example,

Pour vous donner un autre exemple,

take one kilogram of the basic polymer

à partir d'un kilogramme du polymère de base,

and use it to formulate the active ink.

on élabore l'encre réactive

With this amount of ink,

et avec cette dose d'encre,

you can print a solar cell the size of a complete football field.

on peut imprimer une cellule PVO de la surface d'un terrain de football.

So OPV is extremely material efficient,

Le PVO est donc fort économe en matériaux,

which I think is a crucial thing when talking about sustainability.

avantage qui me paraît essentiel quand on parle de durabilité.

After the printing process,

Une fois l'impression terminée,

you can have a solar module which could look like this ...

on obtient un module photovoltaïque pouvant ressembler à ceci.

It looks a bit like a plastic foil

Cela ressemble à une feuille plastique,

elle a en fait beaucoup de ses caractéristiques.

and actually has many of its features.

It's lightweight ...

C'est léger.

it's bendable ...

C'est flexible.

and it's semi-transparent.

Et c'est semi-transparent.

But it can harvest the energy of the sun outdoors

Mais cela peut récupérer l'énergie du soleil,

and also of this indoor light,

et la lumière intérieure,

as you can see with this small, illuminated LED.

comme le montre la petite LED allumée.

You can use it in its plastic form

En l'employant sous sa forme plastique,

and take advantage of its low weight and its bendability.

on profite alors de son faible poids et de sa flexibilité.

The first is important when thinking about buildings in warmer regions.

La première est essentielle pour les bâtiments des régions plus chaudes.

Here, the roofs are not designed to bear additionally heavy loads.

Là-bas, les toits ne sont pas conçus pour supporter des charges lourdes,

They aren't designed for snow in winter, for instance,

comme par exemple la neige en hiver,

so heavy silicon solar cells cannot be used for light harvesting,

Les lourdes cellules photovoltaïques en silicium ne peuvent pas être utilisées,

but these lightweight solar foils are very well suited.

mais ces feuilles solaires légères conviennent parfaitement.

The bendability is important

La flexibilité est essentielle

if you want to combine the solar cell with membrane architecture.

quand on désire combiner la cellule PVO avec une architecture membranaire.

Imagine the sails of the Sydney Opera as power plants.

Imaginez les voiles de l'opéra de Sydney comme des centrales électriques.

Alternatively, you can combine the solar foils

Il est aussi possible de combiner les films solaires

with conventional construction materials like glass.

avec les matériaux de construction classiques comme le verre.

Many glass facade elements contain a foil anyway,

Beaucoup de vitres possèdent un film de toute façon

to create laminated safety glass.

pour un vitrage de sécurité feuilleté.

It's not a big deal to add a second foil in the production process,

Il est facile d'ajouter un second film lors de la fabrication

but then the facade element contains the solar cell

pour que l'élément de façade contienne la cellule photovoltaïque

and can produce electricity.

et produise de l'électricité.

Besides looking nice,

En plus de son aspect,

these integrated solar cells come along with two more important benefits.

cette cellule photovoltaïque intégrée a deux autres avantages non négligeables.

Do you remember the solar cell attached to a roof I showed before?

Vous souvenez-vous des panneaux solaires disposés sur un toit ?

In this case, we install the roof first,

Dans ce cas, on installe le toit d'abord,

puis le panneau solaire par-dessus.

and as a second layer, the solar cell.

This is adding on the installation costs.

Cela s'ajoute aux coûts d'installation.

In the case of integrated solar cells,

Pour les cellules photovoltaïques intégrées,

at the site of construction, only one element is installed,

on installe un seul élément sur le site des travaux,

being at the same time the envelope of the building

qui fait office à la fois d'enveloppe du bâtiment et de panneau solaire.

and the solar cell.

Besides saving on the installation costs,

En plus d'économiser sur les coûts,

this also saves resources,

on économise des ressources,

because the two functions are combined into one element.

parce que les deux fonctions sont incluses dans un seul élément.

Earlier, I've talked about optics.

Précédemment, je vous ai parlé d'esthétique.

I really like this solar panel --

Moi, j'aime beaucoup ce panneau solaire,

maybe you have different taste or different design needs ...

mais vous, vous avez peut-être des goûts ou des exigences de conception différents.

No problem.

Aucun problème.

With the printing process,

Grâce à l'impression,

the solar cell can change its shape and design very easily.

on peut changer très facilement la forme ou la structure de la cellule solaire.

This will give the flexibility to architects,

Cet avantage permet aux architectes, concepteurs et maîtres d'ouvrage

to planners and building owners,

to integrate this electricity-producing technology as they wish.

d'incorporer cette innovation génératrice d'électricité où bon leur semble.

I want to stress that this is not just happening in the labs.

Je tiens à souligner qu'on en est au-delà du stade de la recherche.

It will take several more years to get to mass adoption,

Il faudra quelques années avant l'adoption de masse,

but we are at the edge of commercialization,

mais on se trouve au début du stade de commercialisation,

meaning there are several companies out there with production lines.

c'est-à-dire que plusieurs entreprises ont déjà des chaînes de fabrication.

They are scaling up their capacities,

Elles augmentent leurs moyens,

and so are we, with the inks.

et c'est aussi notre cas avec les encres.

(Shoe drops)

(Chaussure qui tombe)

Cette semelle plus petite est bien plus confortable.

This smaller footprint is much more comfortable.

(Laughter)

(Rires)

It is the right size, the right scale.

C'est à la bonne taille, à la bonne échelle.

We have to come back to the right scale when it comes to energy consumption.

En matière de consommation d'énergie, il faut revenir à la bonne échelle

And making buildings carbon-neutral is an important part here.

et il est important de rendre les bâtiments carboneutres.

In Europe,

En Europe, nous avons l'objectif de décarboner les bâtiments d'ici 2050.

we have the goal to decarbonize our building stock [by] 2050.

I hope organic photovoltaics will be a big part of this.

J’espère que le photovoltaïque organique y jouera un rôle important.

Here are a couple of examples.

En voici quelques exemples.

This is the first commercial installation of fully printed organic solar cells.

C'est la première installation commerciale de cellules PVO entièrement imprimées.

"Commercial" means that the solar cells were printed on industrial equipment.

« Commerciale », parce qu'on a imprimé les cellules PVO sur du matériel industriel.

The so-called "solar trees" were part of the German pavilion

Les fameux « arbres solaires » faisaient partie du pavillon allemand

at the World Expo in Milan in 2015.

lors de l'Exposition Universelle de Milan en 2015.

They provided shading during the day

De jour, ces arbres faisaient de l'ombre,

and electricity for the lighting in the evening.

et de l'électricité pour l'éclairage en soirée.

You may wonder why this hexagonal shape was chosen for the solar cells.

Pourquoi ce choix d'une forme hexagonale pour les cellules PVO ?

Easy answer:

C'est simple.

the architects wanted to have a specific shading pattern on the floor

Les architectes souhaitant une ombre d'une forme particulière,

and asked for it,

ils l'ont demandée,

and then it was printed as requested.

la forme donc a été imprimée pour eux.

Being far from a real product,

Loin d'être un produit réel, ce montage sans contrainte de forme

this free-form installation hooked the imagination of the visiting architects

captait l'imagination des visiteurs architectes bien plus qu'on ne l'espérait.

much more than we expected.

This other application is closer to the projects

Cette autre application se rapproche davantage des projets

and applications we are targeting.

et des applications que nous visons.

In an office building in São Paulo, Brazil,

Dans un immeuble de bureaux de São Paulo, au Brésil,

semitransparent OPV panels are integrated into the glass facade,

on a incorporé dans la façade vitrée des panneaux PVO semi-transparents

serving different needs.

pour répondre à différents besoins.

First, they provided shading for the meeting rooms behind.

D'abord, les panneaux ombragent les salles de réunion.

Second, the logo of the company is displayed in an innovative way.

Ensuite, le logo de l'entreprise s'affiche de manière innovante.

And of course, electricity is produced,

Sans oublier la production d'électricité

reducing the energy footprint of the building.

ce qui réduit l'empreinte énergétique du bâtiment.

This is pointing towards a future

On s'oriente ainsi vers un avenir

where buildings are no longer energy consumers,

où les bâtiments cessent d'être consommateurs d'énergie

but energy providers.

pour devenir producteurs d'énergie.

I want to see solar cells seamlessly integrated

Je veux voir le photovoltaïque intégré de manière harmonieuse

into our building shells

dans l'enveloppe des bâtiments

to be both resource-efficient and a pleasure to look at.

à la fois pour une économie des ressources et un plaisir pour les yeux.

For roofs, silicon solar cells will often continue to be a good solution.

Pour les toitures,

le photovoltaïque en silicium sera toujours une solution satisfaisante.

But to exploit the potential of all facades and other areas,

Mais pour exploiter le potentiel de toutes les façades et autres surfaces,

such as semitransparent areas,

comme celles semi-transparentes, les surfaces courbes ou les ombragées,

curved surfaces and shadings,

I believe organic photovoltaics can offer a significant contribution,

je suis convaincue que le PVO est capable d'apporter une contribution importante,

and they can be made in any form architects and planners will want them to.

fabriqué sous toutes les formes possibles pour les architectes et les concepteurs.

Thank you.

Merci.

(Applause)

(Applaudissements)