Netrukus elektra iš marškinėlių?

Tyrėjai kuria organines saulės baterijas, kurios yra elastingos ir plaunamos tuo pačiu metu

Elastinga, atspausdinta saulės baterija išlieka skalbiama © RIKEN
skaityti garsiai

Neperšlampamas ir lankstus tuo pačiu metu: nauja organinė saulės baterija galėtų paruošti kelią elektrą gaminantiems drabužiams. Nes ypač ploni, tempiami moduliai neišlaužę išgyvena net 20 plovimų, kaip praneša japonų tyrėjai žurnale „Gamtos energija“. Todėl jų sukurti vandeniui atsparūs, lankstūs saulės elementai ateityje galėtų būti atspausdinti ant tekstilės gaminių ir taip tiekti energiją jutikliams ir kitoms mažesnėms elektroninėms programoms.

Jutikliai jau seniai tapo tokie maži, kad juos galima lengvai integruoti į apyrankes, tekstilės gaminius ir net tinką. Pavyzdžiui, mini matuokliai stebi mūsų kūno temperatūrą ar cukraus kiekį kraujyje, matuoja judesius ir širdies ritmą arba analizuoja prakaitą ir nustato procentą mūsų kraujyje. Dėl integruotų šviesos diodų šviesos nauji audiniai gali spindėti tamsoje.

Kas tiekia elektrą?

Tačiau visi šie nauji pokyčiai turi pranašumą: jiems reikalinga elektra - ir iki šiol trūksta mažų ir lanksčių tiekėjų. Vienas iš sprendimų galėtų būti organinės saulės baterijos, integruotos į drabužius. Nes jie yra ypač ploni ir pakankamai elastingi.

Tačiau iki šiol jam trūko vandens atsparumo: Jei saulės elemento polimerinis substratas pagamintas toks plonas, kad jis yra elastingas, jis nėra pakankamai tankus, kad apsaugotų jautrią elektroniką nuo vandens. Tačiau sprendimas galėtų būti Hiroaki Jinno iš Japonijos RIKEN tyrimų centro ir jo kolegos nustatė: „Mes sukūrėme plaunamus polimerinius saulės elementus, turinčius aukštą efektyvumą ir elastingumą“, - rašoma jų pranešime.

Stabilus net mirkymo vonioje

Naujus saulės elementus sudaro tik vieno mikrono storio fotoelektriškai aktyvus sluoksnis, įterptas tarp dviejų parileno sluoksnių - vandenį atstumiančio, skaidraus polimero. „Šios organinės saulės baterijos gali būti lengvai pritaikomos prie drabužių ar odos raukšlių ir yra mechaniškai labai lanksčios“, - teigė tyrėjai. displėjus

Net ši „neapdorota“ saulės baterija yra santykinai stabili vandenyje: ji išgyvena dviejų valandų panardinimo vonias, kurių skilimas yra tik apie 20 procentų, pranešė Jinno ir jo kolegos. Net skalbimas plovikliais jau apsaugo šią saulės bateriją: „Mes tai parodėme išplaudami iš šių medžiagų dėmę juodų, vandenyje tirpių dažų“, - aiškina mokslininkai.

Įveikia 20 plovimų

Norėdami dar labiau optimizuoti apsaugą nuo vandens, mokslininkai šią trijų mikronų ploną neapdorotą saulės elementą iš abiejų pusių apdengė 500 mikrometrų storio elastomeru. Lemiamas veiksnys čia: šie apsauginiai sluoksniai buvo iš anksto ištempti 200 procentų prisijungimo metu. Kai sluoksniai buvo sujungti, šis polimeras vėl susitraukė, o saulės elementas viduje gofruotas.

Privalumas: organinę saulės bateriją kartu su apsauginiais sluoksniais galima lengvai ištempti arba suspausti maždaug 50 procentų. Šioms procedūroms ji prarado daugiausia penkis procentus savo atlikimo. Tuo pačiu metu ji taip pat atlaikė daugybę mechaninių įtempių vandenyje. Net po 20 „plovimų“ saulės baterija vis tiek išlaikė apie 80 procentų pradinio efektyvumo, kaip praneša tyrėjai. Marškinėliai, atspausdinti su šiais saulės moduliais, vis tiek bus veiksmingi net ir po skalbimo.

Nešiojamiems gaminiams pakanka našumo

„Mes tikimės, kad mūsų plaunami, lengvi ir elastingi organiniai fotovoltiniai moduliai atvers naujas galimybes kaip nešiojamųjų jutiklių ir kitų nešiojamųjų medžiagų energijos šaltinius“, - sakė „RIKEN“ tyrimų centro bendraautorius Kenjiro Fukuda. Juk jų naujos saulės baterijos efektyvumas siekia 7, 9 proc. Esant 100 milivatų šviesos dažniui, vienas vandeniui atsparaus, tempiamo modulio kvadratinis centimetras sukūrė 13, 8 milimetrus srovės ir 0, 57 volto įtampą, praneša tyrėjai.

Nors tai nėra daug, gali pakakti tiekti energiją mažiems jutikliams, net jei paviršiaus plotas yra šiek tiek didesnis. Panašiai sutinka ir Ning Li bei Christoph Brabec iš Erlangeno-N rnbergo universiteto: „Mes tikime, kad tokios plaunamos ir nešiojamos saulės baterijos gali tapti net unikalia ekologiškų fotoelektrinių galimybių rinkoje. “, Jie rašo pridedamame komentare. (Gamtos energija, 2017; doi: 10.1038 / s41560-017-0001-3)

(RIKEN, 2017 09 19 - NPO)