Ogniwo słoneczne, które można prać?

Naukowcy z RIKEN i Uniwersytetu Tokijskiego opracowali nowy typ ultra cienkiego urządzenia fotowoltaicznego, powleczonego po obu stronach rozciągliwymi i wodoodpornymi foliami, które mogą nadal dostarczać energię elektryczną pochodzącą ze światła słonecznego nawet po zanurzeniu w wodzie lub rozciągnięciu i ściśnięciu.

Prace opublikowane w Nature Energy mogą otworzyć drogę do noszenia ogniw słonecznych, które zapewnią zasilanie urządzeniom takim jak monitory medyczne wbudowane w odzież. Jednym z wymogów Internet of Things – odnoszących się do świata, w którym wszelkiego rodzaju urządzenia są podłączone do Internetu – jest rozwój źródeł zasilania dla wielu urządzeń, w tym urządzeń, które można nosić na ciele. Według Takao Someya, lidera grupy badawczej, mogą to być czujniki, które rejestrują bicie serca i temperaturę ciała, na przykład, zapewniając wczesne ostrzeganie o problemach medycznych. W przeszłości podejmowano próby stworzenia fotowoltaiki, która mogłaby zostać włączona do tkanin, ale zazwyczaj brakowało im co najmniej jednej z ważnych właściwości – długoterminowej stabilności zarówno w powietrzu, jak i wodzie, efektywności energetycznej i odporności, w tym odporności na odkształcenia – które są kluczowe dla udanych urządzeń.

W niniejszej pracy członkowie grupy badawczej opracowali niezwykle cienkie i elastyczne organiczne ogniwa fotowoltaiczne, oparte na materiale o nazwie PNTz4T, który opracowali we wcześniejszych pracach. Złożyli urządzenie w odwróconej architekturze, którą wcześniej opracowali, na folię parylenową o grubości 1 um. Ultra-cienkie urządzenie zostało następnie umieszczone na elastomerze na bazie akrylowej, a górna część urządzenia została pokryta identycznym elastomerem, co dało powłokę po obu stronach, aby zapobiec przenikaniu wody. Elastomer, umożliwiając wejście światła, zapobiegał przedostanie się wody i powietrza do komórek, dzięki czemu jest on bardziej trwałe niż poprzednie eksperymenty.

Aby sprawdzić jego odporność na wodę, moczono go w wodzie przez dwie godziny i stwierdzono, że wydajność przewodzenia prądu zmniejszyła się o zaledwie 5,4 procent. Według Kenjiro Fukudy z RIKEN Center for Emergent Matter Science: „Byliśmy bardzo zadowoleni, gdy okazało się, że nasze urządzenie ma doskonałą stabilność środowiskową, a jednocześnie ma dobrą wydajność i mechaniczną wytrzymałość. Mamy wielką nadzieję, że te nadające się do prania, lekkie i rozciągliwe organiczne ogniwa fotowoltaiczne otworzą nową drogę do wykorzystania jako długoterminowy system zasilania dla czujników i innych urządzeń „.