Ученые сделали солнечную панель настолько тонкой и гибкой, что она прекрасно может покоиться на мыльном пузыре. Сделанный с помощью струйной печати, он может эффективно собирать энергию солнца. Ученые надеются, что их прорыв будет полезен в различных областях применения, где обычные источники питания непрактичны, таких как “кожные пластыри”.
По словам Элоизы Бихар, ведущего автора исследования, “Огромные разработки в области электронной кожи для роботов, датчиков для летательных аппаратов и биосенсоров для обнаружения болезней ограничены с точки зрения источников энергии, а не громоздких батарей или подключения к электрической сети, мы подумали об использовании легких, ультратонких органических солнечных элементов для сбора энергии из света, будь то в помещении или на открытом воздухе.”
Ультратонкие солнечные элементы - не новая идея. Но его предыдущие попытки ограничены масштабируемостью и геометрией, поскольку они построены с использованием методов термического испарения или спинового покрытия.
Техника
Первоначально они использовали проводящий и прозрачный электрод из оксида индия и олова (ITO), но в то же время негибкий и хрупкий, что ограничивало его прогресс. Вот тут-то и появляется струйный принтер. Исследователи разработали работоспособные чернила для каждого из солнечных слоев. Использование струйной печати и простота ее масштабируемости делают весь процесс очень экономичным.
Но фактическая формулировка функциональной модели была сложной задачей для исследователей. “Межмолекулярные силы внутри картриджа и чернил необходимо преодолеть, чтобы выбросить очень мелкие капли из очень маленького сопла. Растворители также играют важную роль после нанесения чернил, потому что поведение сушки влияет на качество пленки”, - объясняет Даниэль Корцо, соавтор исследования.
И вместо ITO исследователи использовали свой разработанный струйный и печатный “поли(3,4-этилендиокситиофен) полистиролсульфонат” или PEDOT:PSS. Это гибкий, прозрачный и проводящий полимер, который был как раз подходящим для этих тонких слоев органических фотоэлектрических слоев, улавливающих свет. Затем этот функциональный блок был покрыт тонким, гибким и водонепроницаемым защитным материалом, называемым париленом.
Как только исследователи были удовлетворены оптимизированным солнечным блоком, напечатанным чернилами, они протестировали его на стеклянной поверхности на эффективность преобразования энергии (PCE). Он зафиксировал поразительные 4,73% PCE, превысив предыдущую попытку в 4,1% PCE. И они также доказали, что эти специальные солнечные элементы могут быть напечатаны на ультратонких гибких поверхностях, которые получили хорошие 3,6% PCE.
“Наши результаты знаменуют собой ступеньку для нового поколения универсальных, сверхлегких печатных солнечных элементов, которые могут использоваться в качестве источника питания или быть интегрированы в медицинские устройства на основе кожи или имплантируемые”,-говорит Бихар.