Samoljepljivi solarni paneli

"Solarna baterija može se zalijepiti za sve, od prijenosnih napajanja za uređaje do pametne odjeće, pa čak i za autonomna svemirska odijela astronauta", rekao je Xiaolin Zheng, članak objavljen u časopisu Scientific Reports.

Kombinacija tankoslojne elektronike s novim solarnim pločama otvorit će mogućnosti za stvaranje novih tehničkih uređaja, a ovo je tek prva faza u razvoju ove tehnologije. Tehnologija "skidaj i odvaži" može se koristiti potpuno svestrano, uvjeren je šef tima fizičara sa Sveučilišta Stanford Xiaolin Zheng.

Zheng je s istomišljenicima razvio i reproducirao prave naljepnice na solarnu bateriju, koje su rezultat eksperimenata s filmovima silicij-oksida i nikla debljine nanometra. Znanstvenici objašnjavaju da solarni paneli tradicionalno mogu normalno raditi samo na vrlo, vrlo ravnim površinama, na posebnim podlogama, poput stakla ili silikona.

Problem je u tome što ako koristite druge podloge, oni neće raditi zbog loše ravnosti površine, male otpornosti na visoke temperature i kemijske obrade. Ova tradicija uvelike ograničava opseg primjene solarnih izvora energije uz istodobno povećanje njihovih troškova.

Programeri su se uspjeli riješiti ovih nedostataka u svojim tankoslojnim baterijama zbog originalnog pristupa. Glavna ideja bila je odvojiti gotovu bateriju od silikonske rezine kako bi se tada mogla koristiti bilo koja podloga, bez obzira na njezinu ravnost i krutost.

Znanstvenici su potaknuli tehnologiju proizvodnje grafena njegovi otkrivači Game i Novoselov. Sličnom tehnikom, Xiaolin Chzhen i njegovi kolege primijenili su najtanji nikalni film (300 nm) na ploču mješavine silicijevog oksida i čistog silicija isparavanjem snopa elektrona.

Sljedeći korak na rezultirajuću dvoslojnu strukturu primijenjen je na aktivni dio tankoslojne solarne baterije i zaštitni polimerni sloj kako bi se spriječio kontakt aktivnog dijela s vodom. Zatim se termalna traka zalijepi na jedan rub, a ploča se postavi u vodenu kupelj na sobnoj temperaturi.

Nekoliko minuta kasnije znanstvenici su odvojili rub trake tako da su molekule vode prodrle između nikla i ploče, zatim podignuvši traku termalne vrpce, fizičari su potpuno odvojili cijeli film rezultirajuće solarne baterije od silikonske ploče. U fazi potpunog odvajanja filma, znanstvenici su zagrijali cijelu strukturu na 90 stupnjeva kako bi oslabili adheziju.

Nakon odvajanja od ploče, film se može zalijepiti na ciljanu površinu ljepilom, a sama ploča može se ponovo upotrijebiti za oblikovanje sljedeće naljepnice na bateriji.

Važno je napomenuti da dobivene filmske solarne ćelije pokazuju gotovo jednaku učinkovitost prije i nakon odvajanja filma od podloge. Mjerenja su pokazala da su struja i napon prije i nakon procesa određivanja veličine lima od nehrđajućeg čelika ili stakla od sode od vapna razlučivi, podrazumijeva se da ne dolazi do oštećenja tijekom prijenosa naljepnice na bilo koju površinu.

Prosječna mjerenja pokazatelja performansi više od 20 solarnih panela s površinom 0,05 kvadratnih metara i 0,28 kvadratnih metara ccm pokazala su učinkovitost = 7,4 ± 0,5% i 5,2 ± 0,1% prije procesa izrade šperploče i učinkovitosti = 7,6 ± 0,5% i n = 5,3 ± 0,1% nakon šperploče. Razlika u učinkovitosti između ćelija različitih veličina je zbog velike otpornosti serijskih baterija.

Međutim, važnije je da oba solarna panela imaju gotovo identične pokazatelje rada prije i nakon određivanja veličine, a odstupanje je samo 5%, što je unutar mjerne pogreške. Ovi rezultati ilustriraju nekoliko ključnih prednosti ove tehnologije: svestranost u odabiru podloge, visoka kvaliteta originalnih performansi, jednostavnost i skalabilnost postupka, kao i dodatne uštede na ponovnoj upotrebi izvornih silicijskih podloga za višekratnu upotrebu.

Zheng tvrdi da se takvi filmski solarni paneli mogu zalijepiti na bilo koju površinu: staklo, tkaninu, papir ili bilo koji drugi netipičan materijal za fotoelektroniku, čak i na zidove kuća. U svakom slučaju, baterija će stvarati istu količinu električne energije kao i tradicionalni solarni paneli prethodne tehnologije, zadržavajući učinkovitost od 7,5%.

Osim toga, naljepnica na bateriji lako se savija, a to ne dovodi do kvarova ili do smanjenja učinkovitosti. Znanstvenici predviđaju da će ovo nevjerojatno svojstvo uz nisku cijenu omogućiti korištenje novih solarnih panela - naljepnica kao izvora energije za pametnu odjeću i druge elektroničke uređaje gdje je važna fleksibilnost.