Cienkie materiały łatwiej podlegają zginaniu niż te grube. Powodem tego jest fakt, że naprężenie w materiale, gdy jest on poddawany zginaniu, wzrasta w miarę oddalania się od centralnej części. Z racji tego, że grube materiały mają większą objętość, idąc dalej od środka, trudniej je zgiąć.

Nasze ogniwa PV mają około 1 mikrometra grubości- mówi Jongho Lee- inżynier z Gwangju Institute of Science and Technology w Korei Południowej.

Jeden mikrometr to znacznie mniejsza grubość niż w przypadku przeciętnego ludzkiego włosa! Standardowe ogniwa PV są zazwyczaj setki razy grubsze i nawet większość innych cienkich ogniw PV jest od 2 do 4 razy grubsza.

ultra-cienkie ogniwo PV

Ultra-cienkie ogniwa PV są wystarczająco elastyczne, by móc je owinąć wokół małych obiektów, takich jak pokazana na zdjęciu krawędź szkiełka o grubości 1 mm, źródło: Knowridge Science Report

Naukowcy stworzyli owe ultra-cienkie ogniwa z półprzewodnika jakim jest arsenek galu. Ogniwa umiejscowiono bezpośrednio na elastycznym substracie bez używania substancji klejącej, która zwiększyłaby grubość materiału. Ogniwa zostały w dalszej kolejności poddane „spawaniu na zimno” z elektrodą na substracie poprzez zastosowanie ciśnienia przy 170o C oraz stopienie warstwy wierzchniej materiału, tzw. fotomaski, która zachowywała się jak tymczasowa substancja klejąca. Fotomaska została następnie usunięta, pozostało zaś bezpośrednie wiązanie typu metal-metal.

Metalowa warstwa na spodzie posłużyła także jako reflektor, kierujący fotony z powrotem na ogniwa PV. Naukowcy przetestowali wydajność urządzenia poprzez konwersję światła słonecznego w elektryczność i okazało się, że sprawność ta jest porównywalna ze sprawnością grubszych ogniw. Przeprowadzono testy zginania i udowodniono, że ogniwa można z powodzeniem owinąć wokół promienia wielkości 1,4 mm.

Kilka innych zespołów naukowców przedstawiło ogniwa o grubości około 1 mikrometra, jednak poddawanych innym procesom produkcyjnym, np. poprzez usunięcie całego substratu wskutek wytrawiania.

Poprzez zastosowanie drukowania transferowego zamiast wytrawiania, nowa metoda opracowana przez Lee i jego kolegów może zostać użyta do wytworzenia bardzo elastycznych ogniw PV przy użyciu mniejszej ilości materiałów.

Cienkie ogniwa mogą zostać zintegrowane z oprawkami lub różnymi materiałami i zasilić kolejna falę nadającej się do noszenia elektroniki.

Opracowano na podstawie: Knowridge Science Report

Zdjęcie główne: FTNnews

 

 

 

 

Julita Zapilaj

Redaktor GLOBEnergia