可穿戴噴墨打印的太陽(yáng)能電池有望成為超薄電源

2020-09-20 10:01:12 sunmedia 3331


印制的太陽(yáng)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(yáng)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(guó)王科技大學(xué)的研究人員聲稱(chēng),他們已經(jīng)使用噴墨方法印刷了超輕,薄而柔軟的太陽(yáng)能電池。

新的太陽(yáng)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(jì)不兼容。這可能適用于諸如皮膚補(bǔ)丁之類(lèi)的醫(yī)療可穿戴設(shè)備,或諸如生物傳感器之類(lèi)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(duì)轉(zhuǎn)向噴墨印刷。據(jù)丹尼爾·科佐(Daniel Corzo)博士說(shuō)。從事該項(xiàng)目的學(xué)生,由于用于太陽(yáng)能電池體系結(jié)構(gòu)每一層的特殊配方油墨,這項(xiàng)研究取得了成功。他補(bǔ)充說(shuō),開(kāi)發(fā)這些油墨特別具有挑戰(zhàn)性。

“噴墨打印本身就是一門(mén)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?yàn)楦稍镄袨闀?huì)影響電影質(zhì)量?!笨谱艚忉屨f(shuō)。

ITO的替代品

研究小組還必須找到ITO的替代品,這對(duì)于研究人員的高度柔性太陽(yáng)能電池來(lái)說(shuō)是不合適的。該小組沒(méi)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(chēng)為PEDOT:PSS。

太陽(yáng)能電池的電極層夾有捕獲光的光伏材料,整個(gè)裝置密封在聚對(duì)二甲苯中,聚對(duì)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(duì)設(shè)備的每一層都對(duì)油墨進(jìn)行了完善和優(yōu)化,就將太陽(yáng)能電池印刷到玻璃板上以進(jìn)行性能測(cè)試。

新型獨(dú)立電源

該研究報(bào)告指出,太陽(yáng)能電池實(shí)現(xiàn)了4.73%的功率轉(zhuǎn)換效率,超過(guò)了之前完整印刷太陽(yáng)能電池的4.1%的記錄。這項(xiàng)研究還首次證明,可以將太陽(yáng)能電池印刷到超薄柔性基板上,并實(shí)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(yáng)能電池的重大飛躍,這些太陽(yáng)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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