Соларни клетки, леки като сапунен мехур

Solar_Credit- Joel Jean and Anna Osherov, courtesy of MIT.jpg

Представете си соларни клетки, толкова тънки, гъвкави и леки, че биха могли да бъдат поставени върху почти всякакви материали или повърхности, включително вашата шапка, тениска или смартфон, или дори на лист хартия или хелиев балон. Изследователи от Масачузетския технологичен институт са демонстрирали точно такава технология: най-тънките, най-леките соларни клетки, произвеждани някога.

Въпреки че може да отнеме години, за да се превърнат в търговски продукт, учените показват нов подход за произвеждане на соларни клетки, които биха могли да захранват следващото поколение преносими електронни устройства.
Новият метод е описан в статия от професор Владимир Булович, научния сътрудник Ани Уанг и докторантът Джоуел Джийн, в списание Organic Electronics.

Ключът към този подход се крие в създаването на соларна клетка, основата, която я поддържа и защитното покритие в един общ процес. „Иновацията е в това, че основата и устройството се изготвят в един и същи момент“ – казва Булович.
В този първоначален експеримент за доказване на приложимостта, екипът е използвал обикновен пластичен полимер, наречен парилен, в качеството му едновременно на основа и покритие, както и органичен материал – DBP, в ролята на слой, поглъщащ светлината. Целият процес се провежда във вакуумна камера при стайна температура и без употребата на каквито и да било разтворители, за разлика от конвенционалното производство на соларни клетки, което изисква високи температури и агресивни химикали.

the-solar-cell-on-a-soap-bubble-Credit- Joel Jean and Anna Osherov, courtesy of MIT.jpeg

Екипът е постигнал създаването на най-тънките и най-леки соларни клетки, които някога са произвеждани. За да демонстрират това, те са поставили соларната клетка върху сапунен мехур, без той да се спука. Изследователите признават, че тази клетка може би е прекалено лека, за да бъде практична – „Ако дишате много тежко, може да я издухате“ – казва Джийн.
Гъвкав париленов филм, подобен на кухненско фолио, но с дебелина едва една десета от неговата, първо се нанася върху здрав носещ материал – в този случай стъкло. Цeлият пакет: парилен/соларна клетка/парилен се вдига от носителя, след като производственият процес е приключил, като за целта се използва рамка, изработена от еластичен филм. Готовите ултра-тънки, гъвкави соларни клетки, заедно с основата и покритието, притежават дебелина само една петдесета от дебелината на човешки косъм – около два микрона. Въпреки това, те преобразуват слънчевата светлина в електричество също толкова ефективно, колкото стандартните стъклени клетки.
„Слагаме носителя във вакуумна система, след което поставяме всичко останало върху него и го „обелваме“ – обяснява Уанг. Разработването на техниките, за да сработи процесът, са отнели години усилен труд.
Въпреки че те се използвали стъклен преносител за своите клетки, Джийн казва: „Може да бъде нещо друго. Може да се използва почти всеки материал,“ тъй като обработката се извършва при толкова меки условия. Основата и соларната клетка може да се депозират директно върху плат или хартия, например.


РЕКЛАМА:

***

Въпреки че соларната клетка в този демонстративен вариант не е особено ефективна, поради ниското си тегло, неговото съотношение мощност-тегло е сред най-високите, които някога са постигани. Това е от значение за приложения, при които теглото е важно, като на космически кораб или на висока надморска височина върху балони с хелий, използвани за научни изследвания. Типичният соларен модул на силициева основа, чието тегло се определя главно от стъкленото покритие и може да произвежда около 15 вата мощност на килограм тегло, докато новите клетки демонстрират мощност от 6 вата на грам – около 400 пъти по-висока.
Разработката все още в ранен етап от развитието си, а достигането до производство на соларните клетки в индустриален мащаб ще отнеме време. Но усилената работа винаги се възнаграждава.

Превод: Росица Ташкова
Източник: https://www.sciencedaily.com/


Европейска нощ на учените 2022 г.: