Ohybný solárny článok odolný voči vode / Nano Slovakia

Ohybný solárny článok novej generácie

Prichádza revolúcia v oblasti obnoviteľnej energie. Vďaka nanomateriálom zostáva funkčný aj po ponorení do vody a zároveň si zachováva pružnosť a vysokú účinnosť. Tento technologický prelom otvára nové možnosti pre solárne panely v extrémnych podmienkach, pri nositeľnej elektronike či na nepravidelných povrchoch.

Výskumníci z RIKEN CEMS a spolupracovníci vyvinuli organickú fotovoltaickú fóliu, ktorá je vodotesná a flexibilná, čo umožňuje, aby sa solárny článok dal na oblečenie a stále fungoval správne aj po daždi alebo dokonca opraní v práčke.

Jedným z potenciálnych využití organickej fotovoltaiky je vytvorenie nositeľnej elektroniky, ktorú je možné pripevniť k oblečeniu, a ktorá dokáže monitorovať napríklad medicínske zariadenia bez potreby výmeny batérie. Výskumníci však zistili, že je náročné dosiahnuť hydroizoláciu bez použitia ďalších vrstiev, ktoré nakoniec znižujú pružnosť filmu.

Teraz skupina vedcov dokázala presne to. Vzali na seba výzvu prekonať kľúčové obmedzenie predchádzajúcich zariadení, ktorým je, že je ťažké urobiť ich vodotesné bez zníženia flexibility. Členmi výskumnej skupiny boli okrem RKEN CEMS aj Tokijská univerzita a Huazhong University of Science and Technology v Číne.

Fotovoltaické fólie sa zvyčajne vyrábajú z niekoľkých vrstiev. Existuje aktívna, ktorá zachytáva energiu určitej vlnovej dĺžky zo slnečného svetla a používa túto energiu na oddelenie elektrónov a „elektrónových dier“ do katódy a anódy. Elektróny a diery sa potom môžu znovu spojiť cez obvod a generovať elektrinu. V predchádzajúcich zariadeniach sa vrstva transportujúca elektrónové diery vo všeobecnosti vytvárala postupne vrstvením.

Teraz však výskumníci naniesli anódovú vrstvu, v tomto prípade striebornú elektródu, priamo na aktívne vrstvy, čím sa vytvorila lepšia adhézia medzi vrstvami. Použili proces tepelného žíhania, pričom film vystavili vzduchu pri teplote 85 stupňov Celzia na 24 hodín.

Podľa Sixing Xiong, prvého autora článku, „bolo náročné vytvoriť vrstvu, ale boli sme šťastní, že sa nám to podarilo, a nakoniec sme dokázali vytvoriť film, ktorý bol hrubý len 3 mikrometre, a čakali sme na výsledky testov.“

To, čo skupina videla z testovania, bolo veľmi povzbudivé. Najprv film úplne ponorili na štyri hodiny do vody a zistili, že má stále 89 percent pôvodného výkonu. Potom podrobili film 300-krát natiahnutiu o 30 percent pod vodou a zistili, že aj v tomto teste si zachoval 96 percent svojho výkonu. Ako posledný test nechali film prejsť cyklom v práčke a prežil aj pranie, čo sa nikdy predtým nepodarilo.

Prečítajte si aj: Ultratenké solárne články: nová technológia

Podľa Kenjira Fukudu, jedného zo zodpovedajúcich autorov článku, „To, čo sme vytvorili, je metóda, ktorá sa dá použiť všeobecnejšie. V budúcnosti napríklad zlepšením stability zariadení v iných oblastiach, ako je vystavenie vzduchu, silnému svetlu a mechanickému namáhaniu. Plánujeme ďalej rozvíjať naše ultratenké organické solárne články, aby sa dali použiť pre skutočné a praktické nositeľné zariadenia. “

Vodotesné zapuzdrenie a tenké bariérové vrstvy robia z technológie, kde hrá hlavnú rolu ohybný solárny článok, spoľahlivý zdroj energie aj v daždi či pri kondenzácii. Prežije ohyb, vibrácie aj slané prostredie – ideálne pre wearables, plachty, batohy či senzory v teréne. ⚡💧

Vďaka nízkej hmotnosti a malému polomeru ohybu dokáže ohybný solárny článok napájať drony, núdzové osvetlenie či IoT bez tuhých panelov. Roll-to-roll výroba znižuje cenu a umožňuje veľké plochy s rýchlou montážou.

V slabom svetle dáva lepší výstup vďaka tenkým vrstvám a anti-reflexnej úprave; preto sa ohybný solárny článok hodí na zakrivené plochy (helmy, batohy, plachty) aj tam, kde hrozí čiastočné tienenie. ⚡🧢⛺

Pri údržbe stačí jemné umytie demineralizovanou vodou; poškodené miesta vieš prekryť náplasťou/laminom – ohybný solárny článok tak ostáva ľahký, vodoodolný a pripravený na dlhú službu v teréne.

ohybný solárny článok zvládne dážď aj ohyb a spoľahlivo napája senzory či nositeľnú techniku bez ťažkých panelov.

Zdroj: nanowerk.com