Anonim

Tynneste, letteste, solceller som noensinne er opprettet, utkonkurrerer deres store glassbrødre

Elektronikk

Colin Jeffrey

1. mars 2016

Forskere ved MIT har skapt solcelleprototypene så lette og så tynne at de kan balanseres på overflaten av en såpeboble uten å bryte den (Kreditt: Joel Jean og Anna Osherov)

Ved hjelp av gossamerlignende lag av fleksible polymerer har forskere ved MIT opprettet de tynneste og letteste solceller som noen gang har laget. Bare en femtedel av tykkelsen på et menneskehår, og i stand til å produsere opptil 6 watt kraft per gram, er disse cellene så tynne og lette at de kan støttes på overflaten av en såpeboble uten å bryte den. Med så imponerende legitimasjonsbeskrivelser har prototypeceller potensialet til å tilføre solenergi til alt fra papirbasert elektronikk til alle slags mobile enheter og unikt lettvektige bærbare datamaskiner.

Selv om fleksible solceller er neppe en ny innovasjon, selv produseres eksperimentelt i alt fra kontinuerlig trykte ruller til å sprøyte på paneler, er forholdet mellom vekt og vekt hvor disse nye cellene kommer til seg selv. Med en demonstrert utgang på 6 watt per gram produserer de en utgang som er omtrent 400 ganger større enn standard glassdekkede solceller som genererer om lag 15 watt kraft per kilo i gjennomsnitt.

Denne type lysvekt / høy ytelse kan være avgjørende for slike ting som å redusere massen av romfartøy eller elektriske fly. Eller det kan ganske enkelt gjøre bærbare enheter mye enklere å bruke og bære rundt.

"Det kan være så lett at du ikke engang vet at det er der, på skjorten din eller på notisboken din, " sa MIT Fariborz Maseeh Professor i Emerging Technology i MITs Engineering School, Vladimir Bulović . "Disse cellene kan ganske enkelt være et tillegg til eksisterende strukturer. "

Ledende på fra tidligere arbeid på ultratynne solceller av professor Bulović, forsøkte teamet å bekrefte hypotesen om at solceller kunne gjøres enda tynnere og fleksible, samtidig som de var praktiske og robuste. Som sådan benyttet forskerne den vanlige fleksible polymerparylene (et materiale som ligner klemmeinnpakning - men ti ganger tynnere - ofte brukt til å beskytte elektroniske kretskort og biomedisinske enheter) for både substrat og belegg, og DBP (Dibutylftalat, en organisk materiale og en vanlig plastifier), som det viktigste lysabsorberende laget.

I motsetning til mange andre solcelleproduksjonsmetoder utføres hele prosessen ved romtemperatur uten bruk av noen løsningsmidler. Underlaget og cellen produseres enkelt ved bruk av standard dampavsetningsmetoder i et vakuumkammer.

"Vi setter vår operatør i et vakuumsystem, så legger vi inn alt annet på toppen av det, og så fjerner det hele, » sa MIT forsker, Annie Wang.

Det viktigste aspektet ved å lage disse nye solceller, ifølge professor Bulović, er å produsere både støttelaget (substratet) og det beskyttende toppbelegget samtidig, og dermed forsegle det skjøre fotovoltaiske laget fra skade tidlig i produksjonsprosessen . På denne måten minimeres farene ved tåre fordi cellene bare krever håndtering en gang i fabrikasjon, og eksponeringen for forurensninger eller fremmede partikler som kan redusere cellens ytelse, blir nesten eliminert.

"Det innovative skrittet er realiseringen at du kan vokse substratet samtidig som du vokser enheten, " sa professor Bulović.

Selv om teamet innser at materialene som ble brukt i prototypen ikke ble valgt for deres pågående egnethet til fremtidig produksjon, men bare for å validere hypotesen, er det beviset på en-trinns substratfremstilling og belegningsprosess som er den viktigste faktor. Som et resultat tror forskerne at andre materialer, som kvantepotter eller perovskites, lett kan erstatte de organiske forbindelsene som brukes til å lage prototypen.

Arbeidet er fortsatt i de tidlige stadiene, og det er ingen garanti for å produsere en kommersiell enhet ennå, men laget er overbevist om at deres første prototype viser et stort løfte om en rekke nye og innovative applikasjoner for solenergi i fremtiden .

"Vi har et proof of concept som fungerer, " sa professor Bulović. "Hvor mange mirakler tar det for å gjøre det skalerbart? Vi tror det er mye hardt arbeid framover, men sannsynligvis ingen mirakler nødvendig."


Kilde:

MIT

Forskere ved MIT har skapt solcelleprototypene så lette og så tynne at de kan balanseres på overflaten av en såpeboble uten å bryte den (Kreditt: Joel Jean og Anna Osherov)

Anbefalt Redaksjonens