Panneaux solaires auto-adhésifs

"La batterie solaire peut être collée à n'importe quoi, des alimentations portables pour gadgets aux vêtements intelligents et même aux combinaisons spatiales autonomes des astronautes", a déclaré Xiaolin Zheng, un article publié dans Scientific Reports.

La combinaison de l'électronique en couches minces avec de nouveaux panneaux solaires ouvrira des opportunités pour la création de nouveaux dispositifs techniques, et ce n'est que la première étape du développement de cette technologie. La technologie «détachable et décalcomanie» peut être utilisée de manière totalement polyvalente, a assuré le chef de l'équipe de physiciens de l'université de Stanford Xiaolin Zheng.

Zheng et des personnes partageant les mêmes idées ont développé et reproduit de véritables autocollants pour piles solaires, qui étaient le résultat d'expériences avec des films d'oxyde de silicium et de nickel d'épaisseur nanométrique. Les scientifiques expliquent que les panneaux solaires ne peuvent traditionnellement fonctionner normalement que sur des surfaces très, très planes, sur des substrats spéciaux, tels que le verre ou le silicium.

Le problème est que si vous utilisez d'autres substrats, ils ne fonctionneront pas en raison de la faible planéité de la surface, de la faible résistance aux températures élevées et du traitement chimique. Cette tradition limite considérablement le champ d'application des sources d'énergie solaire avec une augmentation simultanée de leur coût.

Les développeurs ont réussi à se débarrasser de ces lacunes dans leurs batteries à couches minces en raison de l'approche originale. L'idée principale était de séparer la batterie finie de la plaquette de silicium afin que tout substrat puisse ensuite être utilisé, quelles que soient sa planéité et sa rigidité.

Les scientifiques ont été incités par la technologie de production de graphène par ses découvreurs Game et Novoselov. En utilisant une technique similaire, Xiaolin Chzhen et ses collègues ont appliqué le film de nickel le plus mince (300 nm) sur une tranche constituée d'un mélange d'oxyde de silicium et de silicium pur par évaporation par faisceau d'électrons.

L'étape suivante sur la structure à deux couches résultante a été appliquée à la partie active d'une batterie solaire à couche mince et à une couche de protection en polymère pour empêcher le contact de la partie active avec l'eau. Ensuite, une bande de scotch thermique a été collée sur un bord et la plaque a été placée dans un bain-marie à température ambiante.

Quelques minutes plus tard, les scientifiques ont séparé le bord du ruban afin que les molécules d'eau pénètrent entre le nickel et la plaque, puis en soulevant la bande de ruban thermique, les physiciens ont complètement séparé le film entier de la batterie solaire résultante de la plaque de silicium. Au stade de la séparation complète du film, les scientifiques ont préchauffé toute la structure à 90 degrés pour affaiblir l'adhérence.

Après la séparation de la plaque, le film peut être collé à la surface cible avec de la colle, et la plaque elle-même peut être réutilisée pour former le prochain autocollant de batterie.

Il est important de noter que les cellules solaires à film obtenues présentent presque la même efficacité avant et après la séparation du film du substrat. Les mesures ont montré que le courant et la tension avant et après le processus de collage sur une tôle d'acier inoxydable ou sur du verre sodocalcique sont indiscernables, il est entendu qu'aucun dommage ne se produit lors du transfert de l'autocollant sur n'importe quelle surface.

Les mesures moyennes des indicateurs de performance de plus de 20 panneaux solaires d'une superficie de 0,05 m2 et 0,28 m2, respectivement, ont montré une efficacité = 7,4 ± 0,5% et 5,2 ± 0,1% avant le processus de contreplaqué et efficacité = 7,6 ± 0,5% et n = 5,3 ± 0,1% après contreplaqué. La différence d'efficacité entre les cellules de tailles différentes est due à la haute résistance des batteries connectées en série.

Cependant, il est plus important que les deux panneaux solaires aient des indicateurs de performance presque identiques avant et après le processus de dimensionnement, et l'écart n'est que de 5%, ce qui correspond à l'erreur de mesure. Ces résultats illustrent plusieurs avantages clés de cette technologie: polyvalence dans le choix du substrat, haute qualité de la conception originale, simplicité et évolutivité du processus, ainsi que des économies supplémentaires sur l'utilisation réutilisable des substrats en silicium d'origine.

Zheng affirme que ces cellules solaires de type film peuvent être collées sur n'importe quelle surface: verre, tissu, papier ou tout autre matériau photoélectronique non typique, même sur les murs des maisons. Et dans chaque cas, la batterie générera la même quantité d'électricité que les panneaux solaires traditionnels de la technologie précédente, tout en conservant une efficacité de 7,5%.

De plus, l'autocollant de batterie se plie facilement, ce qui ne conduit pas à des pannes ou à une diminution de l'efficacité. Les scientifiques prédisent que cette propriété remarquable à faible coût permettra l'utilisation de nouveaux panneaux solaires - des autocollants comme sources d'énergie pour les vêtements intelligents et autres appareils électroniques où la flexibilité est importante.