可穿戴喷墨打印的太阳能电池有望成为超薄电源

2020-09-20 10:01:12 sunmedia 2492


印制的太阳能电池非常轻,薄且具有柔韧性,可以放在气泡上。

超薄有机太阳能电池通常使用旋涂或热蒸发法制成。尽管这些是非常有效的制造方法,但它们的可伸缩性不是很好,并且常常导致尺寸受限。这些制造技术还需要使用非常易碎且不灵活的铟锡氧化物(ITO)。

现在,阿卜杜拉国王科技大学的研究人员声称,他们已经使用喷墨方法印刷了超轻,薄而柔软的太阳能电池。

新的太阳能电池可能导致为新型电子设备供电的替代方式,而传统的能源(如电池)与该设备的设计不兼容。这可能适用于诸如皮肤补丁之类的医疗可穿戴设备,或诸如生物传感器之类的传感技术。

特殊配方的油墨

为了克服ITO电极的局限性,研究团队转向喷墨印刷。据丹尼尔·科佐(Daniel Corzo)博士说。从事该项目的学生,由于用于太阳能电池体系结构每一层的特殊配方油墨,这项研究取得了成功。他补充说,开发这些油墨特别具有挑战性。

“喷墨打印本身就是一门科学。要克服墨盒和墨水之间的分子间作用力才能从很小的喷嘴喷射出非常细小的液滴。一旦墨水沉积,溶剂也起着重要作用,因为干燥行为会影响电影质量。”科佐解释说。

ITO的替代品

研究小组还必须找到ITO的替代品,这对于研究人员的高度柔性太阳能电池来说是不合适的。该小组没有使用ITO,而是印刷了一种柔性,透明和导电的聚合物,聚(3,4-乙撑二氧噻吩)聚苯乙烯磺酸盐,通常被称为PEDOT:PSS。

太阳能电池的电极层夹有捕获光的光伏材料,整个装置密封在聚对二甲苯中,聚对二甲苯是一种柔性且防水的生物相容性保护涂层。一旦针对设备的每一层都对油墨进行了完善和优化,就将太阳能电池印刷到玻璃板上以进行性能测试。

新型独立电源

该研究报告指出,太阳能电池实现了4.73%的功率转换效率,超过了之前完整印刷太阳能电池的4.1%的记录。这项研究还首次证明,可以将太阳能电池印刷到超薄柔性基板上,并实现3.6%的显着功率转换效率。

研究人员希望他们的发现可以代表新一代超轻量印刷太阳能电池的重大飞跃,这些太阳能电池可用作独立电源或集成到基于皮肤的和可植入式医疗可穿戴设备等设备中。

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