Các nhà nghiên cứu sản xuất pin mặt trời nhẹ nhất thế giới

Mô-đun quang điện lắng đọng hơi mỏng hơn tóc người

Để chứng minh các tế bào năng lượng mặt trời của chúng nhẹ và mỏng như thế nào, các nhà nghiên cứu đã đặt chúng trên một bong bóng xà phòng. © Joel Jean và Anna Osherov / MIT
đọc to

Nổi ngay cả trên bong bóng xà phòng: Các nhà nghiên cứu Mỹ đã phát triển pin mặt trời mỏng nhất và nhẹ nhất thế giới. Rốt cuộc, các mô-đun quang điện siêu mỏng tạo ra sáu watt mỗi gram - nặng gấp 400 lần so với bất kỳ pin mặt trời thông thường nào. Điểm nổi bật: Chất nền, chất bán dẫn và lớp phủ được tạo ra bằng cách lắng đọng hơi - và có thể được gắn vào bất kỳ vật liệu hỗ trợ nào.

Các nhà nghiên cứu đã làm việc trong một thời gian dài để làm cho pin mặt trời luôn mỏng và linh hoạt hơn. Vì vậy, đã có những cách tiếp cận đầu tiên cho các mô-đun năng lượng mặt trời không thể in được, pin mặt trời dựa trên màng mỏng dựa trên sinh học và chống nhăn. Đối với lớp sau, các lớp hoạt động được áp dụng cho màng mang nhựa.

Thêm sức mạnh cho mỗi trọng lượng

Tuy nhiên, Vladimir Bulovic và các đồng nghiệp của ông tại Viện Công nghệ Massachusetts (MIT) hiện đã phát triển một pin mặt trời hữu cơ thậm chí còn mỏng hơn. Các lớp trên cùng và dưới cùng của pin mặt trời mới bao gồm parylene polymer. Giữa chúng là một lớp vật liệu bán dẫn hữu cơ DBP, một dẫn xuất perylene, như các nhà khoa học báo cáo.

Pin mặt trời thành phẩm chỉ bằng một phần năm kích thước của một sợi tóc người, nhưng chuyển đổi ánh sáng mặt trời thành điện năng gần như hiệu quả so với các đối tác dày hơn của nó. Bởi vì cô ấy rất nhẹ, tỷ lệ hiệu suất trên trọng lượng của cô ấy tốt hơn nhiều. Pin mặt trời siêu mỏng tạo ra sáu watt điện cho mỗi gram trọng lượng - gấp 400 lần so với pin mặt trời thủy tinh truyền thống.

Được đặt trên vải hoặc giấy, các pin mặt trời như vậy sẽ khó áp dụng. © Joel Jean và Anna Osherov / MIT

Bốc hơi trong một bước

Điểm nổi bật của mô-đun quang điện mới này, tuy nhiên, là sản xuất của nó, như các nhà nghiên cứu giải thích. "Bước cải tiến là làm cho chất nền phát triển cùng lúc với mô-đun thực tế", Bulovic giải thích. Thay vì áp dụng riêng lớp nền, chất bán dẫn và lớp phủ trên cùng, các nhà khoa học đã tạo ra cả ba lớp trong một thao tác. trưng bày

Với mục đích này, các lớp này được lắng đọng hơi liên tiếp trong buồng chân không ở nhiệt độ phòng trên phiến kính. Điều này được thực hiện mà không cần dung môi và các hóa chất khắc nghiệt khác, như thường thấy với các pin mặt trời hữu cơ khác, các nhà nghiên cứu cho biết. Sau đó, màng composite siêu mỏng được loại bỏ cẩn thận khỏi chất mang.

Pin mặt trời trên bong bóng xà phòng

Để chứng minh mức độ nhẹ và linh hoạt của pin mặt trời của họ, các nhà nghiên cứu đã đặt một trong những mô-đun nhỏ này lên lớp da mỏng manh của bong bóng xà phòng mà không bị vỡ. Tất nhiên điều này có thể là một chút quá khó để có thể thực hiện được. "Nếu bạn chỉ thổi nhẹ, nó đã bay đi", tác giả đầu tiên Joel Jean của MIT nói.

Nhưng như các nhà nghiên cứu nhấn mạnh, thí nghiệm cực đoan này cho thấy rằng pin mặt trời siêu mỏng này về nguyên tắc có thể được sử dụng trên bất kỳ vật liệu nào từ bìa tạp chí đến lớp phủ cho bóng bay heli. "Pin mặt trời rất nhẹ đến nỗi bạn thậm chí sẽ không nhận ra chúng ở đó, ví dụ như trên áo hoặc sổ ghi chép của bạn", Bulovic nói. "Những tế bào này có thể dễ dàng được áp dụng cho các cấu trúc hiện có."

Các nhà khoa học nhấn mạnh, những pin mặt trời siêu mỏng này vẫn chỉ là một nguyên mẫu và vẫn còn một chặng đường dài trước khi có sẵn một sản phẩm bán trên thị trường. Bởi vì việc chuyển sang sản xuất quy mô lớn vẫn cần phải được nghiên cứu. "Nhưng chúng tôi coi đó là bằng chứng cho thấy phương pháp này hiệu quả", Bulovic nói. (Điện tử hữu cơ, 2016; doi: 10.1016 / j.orgel.2016.01.022)

(Viện Công nghệ Massachusetts, 29.02.2016 - NPO)