Lipnios saulės baterijos

„Saulės bateriją galima priklijuoti prie bet ko - nuo nešiojamųjų maitinimo šaltinių, skirtų programėlėms, iki intelektualių drabužių ir netgi autonominių kosmonautų kosminių kostiumų“, - sakė Xiaolin Zheng, publikuotame straipsnyje „Scientific Reports“.

Plonos plėvelės elektronikos derinimas su naujomis saulės baterijomis atvers galimybes kurti naujus techninius prietaisus, ir tai yra tik pirmasis šios technologijos plėtros etapas. „Nuplėšti ir nuplėšti“ technologiją galima naudoti visiškai universaliai, patikino Stanfordo universiteto fizikų komandos vadovas Xiaolin Zheng.

Džengas ir panašiai mąstantys žmonės sukūrė ir atgamino tikrus saulės baterijų lipdukus, kurie buvo eksperimentų su silicio oksido ir nikelio nanometrų storio plėvelėmis rezultatas. Mokslininkai aiškina, kad saulės baterijos paprastai gali veikti tik ant labai plokščių paviršių, ant specialaus pagrindo, pavyzdžiui, stiklo ar silicio.

Problema ta, kad jei naudosite kitus pagrindus, jie neveiks dėl prasto paviršiaus lygumo, mažo atsparumo aukštai temperatūrai ir cheminio apdorojimo. Ši tradicija labai apriboja saulės energijos šaltinių taikymo sritį, tuo pačiu padidindama jų kainą.

Kūrėjams pavyko atsikratyti šių savo plonos plėvelės baterijų trūkumų dėl originalaus požiūrio. Pagrindinė idėja buvo atskirti gatavą akumuliatorių nuo silicio plokštelės, kad vėliau būtų galima naudoti bet kokį pagrindą, nepriklausomai nuo jo plokščio ir standumo.

Mokslininkus paskatino grafeno gamybos technologija, kurią rado jo atradėjai „Game“ ir „Novoselov“. Panašiu metodu Xiaolin Chzhen ir jo kolegos ploniausią nikelio plėvelę (300 nm) užtepė ant plokštelės, pagamintos iš silicio oksido ir gryno silicio mišinio, garinant elektronų pluoštu.

Kitas gautos dvisluoksnės struktūros etapas buvo uždėtas ant aktyviosios plonos plėvelės saulės baterijos dalies ir apsauginio polimero sluoksnio, kad būtų išvengta aktyviosios dalies sąlyčio su vandeniu. Tada prie vieno krašto buvo priklijuota šiluminė juostinė juostelė, o plokštelė buvo dedama į vandens vonią kambario temperatūroje.

Po kelių minučių mokslininkai atskyrė juostos kraštą taip, kad vandens molekulės prasiskverbdavo tarp nikelio ir plokštės, tada pakėlę šiluminės juostos juostelę, fizikai visiškai atskyrė visą susidariusios saulės baterijos plėvelę nuo silicio plokštės. Visiško filmo atskyrimo etape mokslininkai iš anksto pašildė visą struktūrą iki 90 laipsnių, kad susilpnėtų sukibimas.

Atskyrus nuo plokštės, plėvelę galima klijuoti prie tikslinio paviršiaus klijais, o pati plokštė vėl gali būti naudojama formuojant kitą akumuliatoriaus lipduką.

Svarbu atkreipti dėmesį į tai, kad gautos plėvelės saulės elementai pasižymi beveik tokiu pat efektyvumu prieš ir po filmo atskyrimo nuo substrato. Matavimai parodė, kad srovė ir įtampa prieš nerūdijančio plieno lakšto arba ant kalcio stiklo rūšiavimą ir po jo nesiskiria, suprantama, kad lipdukas perkeliamas į bet kokį paviršių.

Vidutiniai daugiau kaip 20 saulės kolektorių, kurių plotas atitinkamai 0,05 kv.m ir 0,28 kv. Cm, eksploatacinių rodiklių matavimai parodė, kad efektyvumas = 7,4 ± 0,5% ir 5,2 ± 0,1% prieš faneros procesą ir efektyvumas = 7,6 ± 0,5% ir n = 5,3 ± 0,1% po fanera. Skirtingo dydžio elementų efektyvumo skirtumas yra dėl aukšto nuosekliai sujungtų baterijų atsparumo.

Tačiau svarbiau, kad abiejų saulės baterijų veikimo rodikliai būtų beveik vienodi prieš ir po dydžio nustatymo proceso, o nuokrypis yra tik 5%, o tai yra matavimo paklaida. Šie rezultatai iliustruoja kelis pagrindinius šios technologijos pranašumus: universalumas renkantis substratą, aukšta originalios konstrukcijos kokybė, proceso paprastumas ir mastelio keitimas, taip pat papildomos santaupos dėl pakartotinio pakartotinio originalių silicio substratų naudojimo.

Zhengas teigia, kad tokias plėvelines saulės baterijų plokštes galima klijuoti prie bet kokio paviršiaus: stiklo, audinio, popieriaus ar bet kurios kitos fotoelektronikai neįprastos medžiagos, net ant namų sienų. Kiekvienu atveju akumuliatorius generuos tiek pat elektros energijos, kaip ir tradicinės ankstesnės technologijos saulės baterijos, išlaikydamas 7,5% efektyvumą.

Be to, akumuliatoriaus lipdukas lengvai lankstosi, ir tai nesukelia gedimo ar efektyvumo sumažėjimo. Mokslininkai prognozuoja, kad ši nuostabi savybė už mažą kainą leis naudoti naujas saulės baterijas - lipdukus kaip išmaniųjų drabužių ir kitų elektroninių prietaisų energijos šaltinius, kur svarbus lankstumas.