可穿戴噴墨打印的太陽能電池有望成為超薄電源

2020-09-20 10:01:12 sunmedia 3344


印制的太陽能電池非常輕,薄且具有柔韌性,可以放在氣泡上。

超薄有機(jī)太陽能電池通常使用旋涂或熱蒸發(fā)法制成。盡管這些是非常有效的制造方法,但它們的可伸縮性不是很好,并且常常導(dǎo)致尺寸受限。這些制造技術(shù)還需要使用非常易碎且不靈活的銦錫氧化物(ITO)。

現(xiàn)在,阿卜杜拉國王科技大學(xué)的研究人員聲稱,他們已經(jīng)使用噴墨方法印刷了超輕,薄而柔軟的太陽能電池。

新的太陽能電池可能導(dǎo)致為新型電子設(shè)備供電的替代方式,而傳統(tǒng)的能源(如電池)與該設(shè)備的設(shè)計不兼容。這可能適用于諸如皮膚補(bǔ)丁之類的醫(yī)療可穿戴設(shè)備,或諸如生物傳感器之類的傳感技術(shù)。

特殊配方的油墨

為了克服ITO電極的局限性,研究團(tuán)隊轉(zhuǎn)向噴墨印刷。據(jù)丹尼爾·科佐(Daniel Corzo)博士說。從事該項目的學(xué)生,由于用于太陽能電池體系結(jié)構(gòu)每一層的特殊配方油墨,這項研究取得了成功。他補(bǔ)充說,開發(fā)這些油墨特別具有挑戰(zhàn)性。

“噴墨打印本身就是一門科學(xué)。要克服墨盒和墨水之間的分子間作用力才能從很小的噴嘴噴射出非常細(xì)小的液滴。一旦墨水沉積,溶劑也起著重要作用,因為干燥行為會影響電影質(zhì)量?!笨谱艚忉屨f。

ITO的替代品

研究小組還必須找到ITO的替代品,這對于研究人員的高度柔性太陽能電池來說是不合適的。該小組沒有使用ITO,而是印刷了一種柔性,透明和導(dǎo)電的聚合物,聚(3,4-乙撐二氧噻吩)聚苯乙烯磺酸鹽,通常被稱為PEDOT:PSS。

太陽能電池的電極層夾有捕獲光的光伏材料,整個裝置密封在聚對二甲苯中,聚對二甲苯是一種柔性且防水的生物相容性保護(hù)涂層。一旦針對設(shè)備的每一層都對油墨進(jìn)行了完善和優(yōu)化,就將太陽能電池印刷到玻璃板上以進(jìn)行性能測試。

新型獨(dú)立電源

該研究報告指出,太陽能電池實現(xiàn)了4.73%的功率轉(zhuǎn)換效率,超過了之前完整印刷太陽能電池的4.1%的記錄。這項研究還首次證明,可以將太陽能電池印刷到超薄柔性基板上,并實現(xiàn)3.6%的顯著功率轉(zhuǎn)換效率。

研究人員希望他們的發(fā)現(xiàn)可以代表新一代超輕量印刷太陽能電池的重大飛躍,這些太陽能電池可用作獨(dú)立電源或集成到基于皮膚的和可植入式醫(yī)療可穿戴設(shè)備等設(shè)備中。

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