Samolepicí solární panely

"Solární baterie může být přilepena na cokoli od přenosných zdrojů napájení pro přístroje až po chytré oblečení a dokonce i autonomní vesmírné obleky astronautů," řekl Xiaolin Zheng, článek publikovaný ve vědeckých zprávách.

Kombinace tenkovrstvé elektroniky s novými solárními panely otevře možnosti pro vytváření nových technických zařízení, což je pouze první fáze vývoje této technologie. Technologie „odtržení a obtisk“ lze použít zcela všestranně, ujistil vedoucího týmu fyziků na Stanfordské univerzitě Xiaolin Zheng.

Zheng s podobně smýšlejícími lidmi vyvinul a reprodukoval skutečné nálepky solárních baterií, které byly výsledkem experimentů s filmy z oxidu křemičitého a niklu o tloušťce nanometrů. Vědci vysvětlují, že solární panely mohou tradičně fungovat jen na velmi, velmi plochých površích, na speciálních substrátech, jako je sklo nebo křemík.

Problém je v tom, že pokud použijete jiné substráty, nebudou fungovat kvůli špatné rovinnosti povrchu, nízké odolnosti vůči vysokým teplotám a chemickému ošetření. Tato tradice značně omezuje rozsah použití solárních zdrojů se současným zvýšením jejich nákladů.

Vývojářům se podařilo původní nedostatky zbavit těchto nedostatků v jejich tenkovrstvých bateriích. Hlavní myšlenkou bylo oddělit hotovou baterii od křemíkové destičky tak, aby mohl být použit jakýkoli substrát, bez ohledu na jeho rovinnost a tuhost.

Vědci byli vyzváni technologií pro výrobu grafenu jeho objeviteli Game a Novoselov. Podobnou technikou nanesli Xiaolin Chzhen a jeho kolegové nejtenčí niklový film (300 nm) na desku směsi oxidu křemičitého a čistého křemíku odpařením elektronovým paprskem.

Další krok na výsledné dvouvrstvé struktuře byl aplikován na aktivní část tenkovrstvé solární baterie a ochrannou polymerní vrstvu, aby se zabránilo kontaktu aktivní části s vodou. Potom byla tepelná páska přilepena k jedné hraně a destička byla umístěna do vodní lázně při pokojové teplotě.

O několik minut později vědci oddělili okraj pásky tak, aby molekuly vody pronikly mezi nikl a desku, poté zvedli proužek tepelné pásky a fyzici úplně oddělili celý film výsledné sluneční baterie od křemíkové desky. Ve fázi úplného oddělení filmu vědci předehřívali celou strukturu na 90 stupňů, aby se oslabila adheze.

Po oddělení od desky může být film přilepen k cílovému povrchu lepidlem a deska samotná může být znovu použita k vytvoření dalšího štítku na baterii.

Je důležité poznamenat, že získané filmové solární články vykazují téměř stejnou účinnost před a po oddělení filmu od substrátu. Měření ukázala, že proud a napětí před a po procesu klížení na plechu z nerezové oceli nebo na sodnovápenatém skle jsou nerozeznatelné, je zřejmé, že během přenosu nálepky na jakýkoli povrch nedochází k žádnému poškození.

Průměrné měření výkonových ukazatelů více než 20 solárních panelů o ploše 0,05 m2 / m2 a 0,28 m2 / m vykazovalo před překližkovým procesem účinnost = 7,4 ± 0,5% a 5,2 ± 0,1%. 7,7 ± 0,5% an = 5,3 ± 0,1% po překližce. Rozdíl v účinnosti mezi články různých velikostí je způsoben vysokým odporem baterií zapojených do série.

Je však důležitější, aby oba solární panely měly téměř identické ukazatele výkonu před a po procesu klížení a odchylka je pouze 5%, což je v rámci chyby měření. Tyto výsledky ilustrují několik klíčových výhod této technologie: univerzálnost při výběru substrátu, vysoká kvalita původního designu, jednoduchost a škálovatelnost procesu, jakož i další úspory při opakovaném použití původních silikonových substrátů.

Zheng tvrdí, že takové filmové solární panely mohou být přilepeny k jakémukoli povrchu: sklo, textilie, papír nebo jakýkoli jiný netypický materiál pro fotoelektroniku, dokonce i na zdi domů. A v každém případě bude baterie generovat stejné množství elektřiny jako tradiční solární panely předchozí technologie, při zachování účinnosti 7,5%.

Navíc se nálepka na baterie snadno ohne a to nevede k poruchám ani ke snížení účinnosti. Vědci předpovídají, že tato pozoruhodná vlastnost za nízkou cenu umožní použití nových solárních panelů - nálepek jako zdrojů energie pro chytré oblečení a jiná elektronická zařízení, kde je důležitá flexibilita.