Panouri solare autoadezive

„Bateria solară poate fi lipită de orice, de la alimentări portabile pentru gadgeturi, până la haine inteligente și chiar costume spațiale autonome ale astronauților”, a declarat Xiaolin Zheng, un articol publicat în Scientific Reports.

Combinația de electronice cu film subțire cu noi panouri solare va deschide oportunități pentru crearea de noi dispozitive tehnice, aceasta fiind doar prima etapă în dezvoltarea acestei tehnologii. Tehnologia „smulge și decalează” poate fi utilizată complet versatil, a asigurat șeful echipei de fizicieni de la Universitatea Stanford Xiaolin Zheng.

Zheng, cu oameni similari, a dezvoltat și reprodus autocolante reale cu baterii solare, care au fost rezultatul experimentelor cu pelicule de oxid de siliciu și nichel cu grosimea nanometrului. Oamenii de știință explică că panourile solare pot funcționa în mod normal numai pe suprafețe foarte plate, pe substraturi speciale, cum ar fi sticla sau siliciu.

Problema este că dacă utilizați alte substraturi, acestea nu vor funcționa din cauza planeității slabe a suprafeței, a rezistenței scăzute la temperaturi ridicate și a tratamentului chimic. Această tradiție limitează foarte mult sfera de aplicare a surselor de energie solară cu o creștere simultană a costurilor lor.

Dezvoltatorii au reușit să scape de aceste neajunsuri în bateriile cu film subțire, datorită abordării originale. Ideea principală a fost separarea bateriei finite de placa de siliciu, astfel încât să poată fi folosit orice substrat, indiferent de planeitatea și rigiditatea acesteia.

Oamenii de știință au fost solicitați de tehnologie pentru producerea de grafen de către descoperitorii săi Game și Novoselov. Printr-o tehnică similară, Xiaolin Chzhen și colegii au aplicat cea mai subțire peliculă de nichel (300 nm) pe o placă dintr-un amestec de oxid de siliciu și siliciu pur prin evaporarea fasciculului de electroni.

Următorul pas pe structura cu două straturi rezultată a fost aplicat pe partea activă a unei baterii solare cu film subțire și un strat de polimer protector pentru a preveni contactul părții active cu apă. Apoi, o bandă termică de scotch a fost lipită pe o margine și placa a fost plasată într-o baie de apă la temperatura camerei.

Câteva minute mai târziu, oamenii de știință au separat marginea benzii, astfel încât moleculele de apă să pătrundă între nichel și placă, ridicând apoi banda de bandă termică, fizicienii au separat complet întreaga peliculă a bateriei solare rezultate de pe placa de siliciu. În etapa de separare completă a filmului, oamenii de știință au preîncălzit întreaga structură la 90 de grade pentru a slăbi aderența.

După separarea de pe placă, filmul poate fi lipit cu suprafața țintă cu lipici, iar placa în sine poate fi din nou folosită pentru a forma următorul autocolant al bateriei.

Este important de menționat că celulele solare din film obținute arată aproape aceeași eficiență înainte și după separarea filmului de substrat. Măsurătorile au arătat că curentul și tensiunea înainte și după procesul de dimensionare pe o foaie de oțel inoxidabil sau pe sticlă cu sodă sunt nedistinguibile, se înțelege că în timpul transferului autocolantului pe nicio suprafață nu există nicio deteriorare.

Măsurătorile medii ale indicatorilor de performanță a peste 20 de panouri solare cu o suprafață de 0,05 sq Cm și, respectiv, 0,28 sq Cm, au arătat eficiență = 7,4 ± 0,5% și 5,2 ± 0,1% înaintea procesului și eficienței placajului = 7,6 ± 0,5% și n = 5,3 ± 0,1% după placaj. Diferența de eficiență între celulele de diferite dimensiuni se datorează rezistenței ridicate a bateriilor conectate în serie.

Cu toate acestea, este mai important ca ambele panouri solare să aibă indicatori de performanță aproape identici înainte și după procesul de dimensionare, iar abaterea este de doar 5%, ceea ce este în eroarea de măsurare. Aceste rezultate ilustrează câteva avantaje cheie ale acestei tehnologii: versatilitatea în alegerea substratului, calitatea înaltă a designului original, simplitatea și scalabilitatea procesului, precum și economii suplimentare la utilizarea reutilizabilă a substraturilor originale de siliciu.

Zheng susține că astfel de panouri solare de film pot fi lipite pe orice suprafață: sticlă, țesătură, hârtie sau orice alt material care nu este tipic pentru fotoelectronică, chiar și pe pereții caselor. Și în fiecare caz, bateria va genera aceeași cantitate de electricitate ca panourile solare tradiționale ale tehnologiei anterioare, menținând în același timp o eficiență de 7,5%.

În plus, autocolantul se îndoaie cu ușurință, iar acest lucru nu duce la defecțiuni sau la scăderea eficienței. Oamenii de știință prezic că această proprietate remarcabilă la costuri reduse va permite utilizarea de noi panouri solare - autocolante ca surse de alimentare pentru haine inteligente și alte dispozitive electronice, unde flexibilitatea este importantă.