Самољепљиви соларни панели

„Соларна батерија се може залепити на све, од преносивих напајања за уређаје до паметне одеће, па чак и аутономних свемирских одела астронаута“, рекао је Ксиаолин Зхенг, чланак објављен у Сциентифиц Репортс.

Комбинација танкослојне електронике са новим соларним плочама отвориће могућности за стварање нових техничких уређаја и то је само прва фаза у развоју ове технологије. Технологија „скидања и одвајања“ може се користити потпуно разноврсно, увјерен је шеф тима физичара са Универзитета Станфорд Ксиаолин Зхенг.

Зхенг и истомишљеници развили су и репродуковали праве налепнице на соларну батерију, које су биле резултат експеримената са филмовима силицијумског оксида и никла дебљине нанометра. Научници објашњавају да соларни панели традиционално могу нормално радити само на веома, веома равним површинама, на посебним подлогама, попут стакла или силикона.

Проблем је у томе што ако користите друге подлоге, они неће радити због лоше равне површине, мале отпорности на високе температуре и хемијске обраде. Ова традиција увелико ограничава опсег примене соларних извора енергије уз истовремено повећање њихових трошкова.

Програмери су успели да се реше ових недостатака у својим танкослојним батеријама због оригиналног приступа. Главна идеја била је одвојити готову батерију од силиконске плочице како би се потом користила било која подлога, без обзира на њену равност и крутост.

Научници су подстакнути технологијом за производњу графена од стране његових проналазача Гаме и Новоселов. Сличном техником, Ксиаолин Цхзхен и његове колеге су нанели најтањи никл-филм (300 нм) на плочу од смеше силицијумског оксида и чистог силицијума испаравањем снопа електрона.

Следећи корак на добијеној двослојној структури нанесен је на активни део танкослојне соларне батерије и заштитни полимерни слој да се спречи контакт активног дела са водом. Затим је термо-трака залепљена на једну ивицу, а плоча је постављена у водену купељ на собној температури.

Неколико минута касније научници су одвојили ивицу траке тако да су молекули воде продрли између никла и плоче, затим подижући траку термичке траке, физичари су потпуно одвојили цео филм резултирајуће соларне батерије од силицијумске плоче. У фази потпуног одвајања филма, научници су загрејали целокупну структуру на 90 степени да би ослабили пријањање.

Након одвајања од плоче, филм се може лепити на циљану површину лепком, а сама плоча може се поново користити за формирање следеће налепнице на батерију.

Важно је напоменути да добијене филмске соларне ћелије показују готово једнаку ефикасност пре и после одвајања филма од подлоге. Мерења су показала да се струја и напон пре и после процеса одређивања на нерђајућем челичном лиму или стакленој газији не разликују, подразумева се да не долази до оштећења током преноса налепнице на било коју површину.

Просечна мерења показатеља перформанси више од 20 соларних панела са површином 0,05 квм и 0,28 кв.м, показала су ефикасност = 7,4 ± 0,5% и 5,2 ± 0,1% пре процеса израде шперплоче и ефикасности = 7,6 ± 0,5% и н = 5,3 ± 0,1% након шперплоче. Разлика у ефикасности између ћелија различитих величина настаје због велике отпорности серијских батерија.

Међутим, важније је да оба соларна панела имају скоро идентичне показатеље перформанси пре и после одређивања величине, а одступање је само 5%, што је унутар грешке мерења. Ови резултати илуструју неколико кључних предности ове технологије: свестраност у избору подлоге, висок квалитет оригиналног дизајна, једноставност и скалабилност поступка, као и додатне уштеде на поновној употреби оригиналних силицијумских подлога за вишекратну употребу.

Зхенг тврди да се такви филмски соларни панели могу залепити на било коју површину: стакло, тканину, папир или било који други нетипичан материјал за фотоелектронику, чак и на зидове кућа. У сваком случају, батерија ће произвести исту количину електричне енергије као и традиционални соларни панели претходне технологије, задржавајући ефикасност од 7,5%.

Поред тога, налепница на батерији се лако савија, а то не доводи до кварова или смањења ефикасности. Научници предвиђају да ће ово изванредно својство по ниској цени омогућити коришћење нових соларних панела - налепница као извора енергије за паметну одећу и друге електронске уређаје где је флексибилност важна.