פאנלים סולאריים דביקים עצמיים

"ניתן להדביק את הסוללה הסולארית על כל דבר, החל מספקי כוח ניידים לגאדג'טים ועד לבגדים חכמים ואפילו חליפות שטח אוטונומיות של אסטרונאוטים," אמרה שיאולין ג'נג, מאמר שפורסם ב- Scientific Reports.

השילוב של אלקטרוניקה מסרט דק עם פאנלים סולאריים חדשים יפתח אפשרויות ליצירת מכשירים טכניים חדשים, וזה רק השלב הראשון בהתפתחות הטכנולוגיה הזו. ניתן להשתמש בטכנולוגיה "לקרוע ומדבקת" ורסטילית לחלוטין, הבטיח ראש צוות הפיזיקאים מאוניברסיטת סטנפורד שיאולין ג'נג.

ג'נג עם אנשים בעלי דעות דומות פיתח והעתיק מדבקות סוללה סולאריות אמיתיות, שהיו תוצאה של ניסויים בסרטים של תחמוצת סיליקון וניקל בעובי ננומטר. מדענים מסבירים כי לוחות סולאריים באופן מסורתי יכולים לעבוד רק כרגיל על משטחים מאוד מאוד שטוחים, על מצעים מיוחדים, כמו זכוכית או סיליקון.

הבעיה היא שאם אתה משתמש במצעים אחרים הם לא יעבדו בגלל השטיחות הירודה של המשטח, עמידות נמוכה לטמפרטורות גבוהות וטיפול כימי. מסורת זו מגבילה מאוד את היקף היישום של מקורות אנרגיה סולארית עם עלייה בו זמנית בעלותם.

היזמים הצליחו להיפטר מהחסרונות הללו בסוללות הסרט הדק שלהם בגלל הגישה המקורית. הרעיון המרכזי היה להפריד את הסוללה המוגמרת ממתקן הסיליקון, כך שניתן יהיה להשתמש במצע כלשהו ללא קשר לשטיחותו ולקשיחותו.

המדענים התבקשו מהטכנולוגיה לייצור גרפן על ידי מגלהיה משחק ונובוסלוב. בטכניקה דומה, שיאולין צ'צ'ן ועמיתיו מרחו את סרט הניקל הדק ביותר (300 ננומטר) על צלחת של תערובת של תחמוצת סיליקון וסיליקון טהור על ידי אידוי קרני אלקטרונים.

השלב הבא במבנה הדו-שכבתי שהתקבל הוחל על החלק הפעיל של סוללה סולארית סרט דק ושכבת פולימר מגן כדי למנוע מגע של החלק הפעיל עם מים. ואז הודבק קלטת תרמית לקצה אחד, והצלחת הונחה באמבטיית מים בטמפרטורת החדר.

מספר דקות לאחר מכן, מדענים הפרידו בין קצה הקלטת כך שמולקולות מים חדרו בין הניקל לצלחת, ואז הרימו את רצועת הקלטת התרמית, פיזיקאים הפרידו לחלוטין את כל הסרט של סוללת השמש שהתקבלה מלוח הסיליקון. בשלב ההפרדה המלאה של הסרט, המדענים חיממו מראש את כל המבנה ל 90 מעלות כדי להחליש את ההדבקה.

לאחר ההפרדה מהצלחת ניתן להדביק את הסרט על משטח היעד בעזרת דבק, וניתן להשתמש בו שוב בצלחת ליצירת המדבקה הבאה של הסוללה.

חשוב לציין כי תאי השמש הסרטים שהתקבלו מראים כמעט באותה יעילות לפני ואחרי הפרדת הסרט מהמצע. המדידות הראו כי הזרם והמתח לפני ואחרי תהליך הגודל על סדין נירוסטה או על זכוכית סודה-סיד אינם ניתנים להבחנה, מובן שלא נגרם נזק במהלך העברת המדבקה למשטח כלשהו.

מדידות ממוצעות של מדדי ביצועים של יותר מ 20 פנלים סולאריים בשטח של 0.05 מ"ר ס"מ ו- 0.28 מ"ר בהתאמה הראו יעילות = 7.4 ± 0.5% ו 5.2 ± 0.1% לפני תהליך דיקט ויעילות = 7.6 ± 0.5% ו- n = 5.3 ± 0.1% אחרי דיקט. ההבדל ביעילות בין תאים בגדלים שונים נובע מהתנגדות גבוהה של הסוללות המחוברות בסדרות.

עם זאת, חשוב יותר שלשני הפאנלים הסולאריים יהיו מחווני ביצועים כמעט זהים לפני תהליך הגודל ואחריו, והסטייה היא 5% בלבד, הנמצאת בטעות המדידה. תוצאות אלה ממחישות כמה יתרונות עיקריים של טכנולוגיה זו: צדדיות בבחירת המצע, איכות גבוהה של העיצוב המקורי, פשטות ומדרגיות של התהליך, כמו גם חיסכון נוסף בשימוש לשימוש חוזר במצעי סיליקון מקוריים.

ז'נג טוען כי ניתן להדביק תאים סולריים דמויי סרט שכאלו על כל משטח: זכוכית, בד, נייר או כל חומר פוטואלקטרוני אחר שאינו טיפוסי, אפילו על קירות הבתים. ובכל מקרה, הסוללה תייצר אותה כמות חשמל כמו לוחות השמש המסורתיים של הטכנולוגיה הקודמת, תוך שמירה על יעילות של 7.5%.

בנוסף, מדבקת הסוללה מתכופפת בקלות וזה לא מוביל להתמוטטות או לירידה ביעילות. מדענים חוזים כי נכס מדהים זה בעלות נמוכה יאפשר שימוש בפאנלים סולאריים חדשים - מדבקות כמקורות כוח לבגדים חכמים ומכשירים אלקטרוניים אחרים שבהם חשיבות הגמישות.

Comments

[#1]

מאמר אינפורמטיבי על כמה ניתן לחייב מסוללת סולארית זו הוא פשוט מאוד. העיקר שיהיה מספיק כוח לזמן ארוך יותר, ולא רק מכשיר חדש לגאדג'ט. למרות שעם קצב התפתחות כזה של מדע וטכנולוגיה, זה לא ייקח כל כך הרבה זמן. אני קורא בעניין כמה מאמרים (נגישים להבנתי בנושאי חשמל). תודה