Pašlīmējošie saules paneļi

“Saules bateriju var pielīmēt jebkam, sākot ar portatīvajiem sīkrīku barošanas avotiem un beidzot ar viedajām drēbēm un pat astronautu autonomajiem kosmosa kostīmiem,” sacīja Xiaolin Zheng rakstā, kas publicēts Scientific Reports.

Plānslāņu elektronikas apvienojums ar jauniem saules paneļiem pavērs iespējas jaunu tehnisko ierīču radīšanai, un tas ir tikai pirmais posms šīs tehnoloģijas attīstībā. Tehnoloģiju “noplēst un noņemt var” var izmantot pilnīgi universāli, pārliecināts Stenfordas universitātes fiziķu komandas vadītājs Siaolins Džengs.

Dženga ar līdzīgi domājošiem cilvēkiem izstrādāja un reproducēja reālas saules bateriju uzlīmes, kas bija eksperimentu rezultāts ar silīcija oksīda un nanometra biezuma niķeļa plēvēm. Zinātnieki skaidro, ka saules paneļi parasti var darboties tikai uz ļoti, ļoti līdzenām virsmām, uz īpašām pamatnēm, piemēram, stikla vai silīcija.

Problēma ir tāda, ka, ja jūs izmantojat citus substrātus, tie nedarbosies sliktas virsmas plakanības, zemas izturības pret augstām temperatūrām un ķīmiskās apstrādes dēļ. Šī tradīcija ievērojami ierobežo saules enerģijas avotu pielietojuma jomu, vienlaikus palielinot to izmaksas.

Izstrādātājiem sākotnējās pieejas dēļ izdevās atbrīvoties no šiem nepilnības plānas plēves baterijās. Galvenā ideja bija atdalīt gatavo akumulatoru no silīcija vafeles, lai pēc tam varētu izmantot jebkuru substrātu neatkarīgi no tā plakanuma un stingrības.

Zinātniekus pamudināja grafēna ražošanas tehnoloģija, ko atklāja Game un Novoselov. Ar līdzīgu paņēmienu Siaolīns Čežens un viņa kolēģi silikona oksīda un tīra silīcija maisījuma plāksnei ar elektronu staru kūļa iztvaikošanu uzklāja plānāko niķeļa plēvi (300 nm).

Nākamais solis uz iegūto divslāņu struktūru tika uzklāts uz plānas kārtiņas saules baterijas aktīvās daļas un aizsargājoša polimēra slāņa, lai novērstu aktīvās daļas kontaktu ar ūdeni. Pēc tam uz vienas malas tika pielīmēta termiskā lente, un plāksni ievietoja ūdens vannā istabas temperatūrā.

Pēc dažām minūtēm zinātnieki atdalīja lentes malu tā, ka ūdens molekulas iekļuva starp niķeli un plāksni, pēc tam paceļot termiskās lentes sloksni, fiziķi pilnībā atdalīja visu iegūtā saules baterijas plēvi no silikona plāksnes. Filmas pilnīgas atdalīšanas posmā zinātnieki iepriekš uzkarsēja visu struktūru līdz 90 grādiem, lai vājinātu saķeri.

Pēc atdalīšanas no plāksnes filmu var ar līmi pielīmēt mērķa virsmai, un pašu plāksni atkal var izmantot, lai izveidotu nākamo akumulatora uzlīmi.

Svarīgi atzīmēt, ka iegūtajām plēves saules baterijām ir gandrīz tāda pati efektivitāte pirms un pēc plēves atdalīšanas no pamatnes. Mērījumi parādīja, ka strāva un spriegums pirms un pēc nerūsējošā tērauda loksnes vai uz kaļķa-kaļķa stikla šķirošanas nav atšķirami, saprotams, ka, uzlīmes pārvietojot uz jebkuru virsmu, tas nebojājas.

Vidējie veiktspējas indikatoru rādītāji vairāk nekā 20 saules paneļiem ar attiecīgi 0,05 kv.m un 0,28 kv. Cm platību uzrādīja efektivitāti = 7,4 ± 0,5% un 5,2 ± 0,1% pirms saplākšņa procesa un efektivitāti = 7,6 ± 0,5% un n = 5,3 ± 0,1% pēc saplākšņa. Efektivitātes atšķirības starp dažāda lieluma šūnām ir saistītas ar virknē savienoto bateriju augsto pretestību.

Tomēr svarīgāk ir tas, ka abiem saules paneļiem ir gandrīz identiski veiktspējas rādītāji pirms un pēc lieluma noteikšanas procesa, un novirze ir tikai 5%, kas ir mērījumu kļūdas robežās. Šie rezultāti parāda vairākas galvenās šīs tehnoloģijas priekšrocības: pamatnes izvēles daudzpusība, oriģinālā dizaina augstā kvalitāte, procesa vienkāršība un mērogojamība, kā arī papildu ietaupījumi oriģinālo silīcija substrātu atkārtotai izmantošanai.

Džengs apgalvo, ka šādus plēves saules paneļus var pielīmēt uz jebkuras virsmas: stikla, auduma, papīra vai jebkura cita fotoelektronikai netipiska materiāla, pat uz māju sienām. Katrā ziņā akumulators ģenerēs tādu pašu elektroenerģijas daudzumu kā iepriekšējās tehnoloģijas tradicionālie saules paneļi, saglabājot efektivitāti 7,5%.

Turklāt akumulatora uzlīme viegli saliecas, un tas neizraisa sabrukumu vai efektivitātes samazināšanos. Zinātnieki prognozē, ka šis ievērojamais īpašums par zemām izmaksām ļaus izmantot jaunus saules paneļus - uzlīmes kā viedo apģērbu un citu elektronisko ierīču enerģijas avotus, kur svarīga ir elastība.