Giyilebilir Elektronik veya Esnek Robot Cildi için Gerilebilir Yüksek Verimli Güneş Pilleri

Silikonun oldukça elastik bir polimer desteğiyle birleştirilmesi rekor kıran esnekliğe ve yüksek verimliliğe sahip güneş pilleri üretir.

Giyilebilir Elektronik veya Esnek Robot Cildi için Gerilebilir Yüksek Verimli Güneş Pilleri
Silikonun oldukça elastik bir polimer desteğiyle birleştirilmesi rekor kıran esnekliğe ve yüksek verimliliğe sahip güneş pilleri üretir. Kredi bilgileri: © 2019 KAUST; Heno Hwang

Silikonun oldukça elastik bir polimer desteğiyle birleştirilmesi rekor kıran esnekliğe ve yüksek verimliliğe sahip güneş pilleri üretir.

Kristal silikon güneş panelleri, sıkı giyilebilir elektroniklere veya esnek robot cildine katı çatı panelleri olarak kullanıldıklarında olduğu kadar etkili olabilir. KAUST araştırmacıları, sert silikonu yüzde 95'lik rekor kıran güneş hücrelerine dönüştürmenin bir yolunu bulurken, yüzde 19'luk yüksek güneş enerjisi yakalama verimliliğini korudu.

Birçok yeni güneş enerjisi malzemesi araştırılsa da silikon, fotovoltaik endüstrisinin gözdesi. Muhammed Mustafa Hüseyin'in laboratuvarlarında doktora sonrası araştırmacı Nazek El-Atab, “Monokristal silikon düşük maliyeti, toksik olmaması, mükemmel güvenilirliği, iyi verimlilik ve üretim sürecinin olgunluğu nedeniyle PV endüstrisinde tercih edilen malzeme olmaya devam ediyor.

Silikonun bir dezavantajı, bazı uygulamalar için, bazı ince film güneş pillerinden farklı olarak sertliğidir. Bununla birlikte, bu esnek hücreler ya düşük maliyetli, düşük verimli organik maddelerden ya da daha verimli fakat çok pahalı inorganik malzemelerden oluşmaktadır. Hussain ve ekibi, düşük maliyetli, yüksek verimli, silikon bazlı esnek güneş pilleri geliştirerek bu sınırlamanın üstesinden gelmek için önemli bir adım attı.

Muhammed Mustafa Hussain (solda) Nazek El-Atab, güneş pillerinin esnekliğini tipik bir silikon güneş pili sert yapısı ile karşılaştırıyor. Kredi bilgileri: © 2019 KAUST

Anahtar adım, piyasada bulunan sert bir silikon panel almak ve panelin arkasını ecoflex adı verilen oldukça gerilebilir, ucuz, biyouyumlu bir elastomer ile kaplamaktı. Ekip daha sonra sert hücreyi elastomer desteği ile bir arada tutulan çoklu silikon adalarına kesmek için bir lazer kullandı. Her silikon adası, esnek güneş pilinin uzunluğunu çalıştıran birbirine kenetlenmiş arka temaslar yoluyla komşularına elektriksel olarak bağlı kaldı.

Üçgen desen en esnek tasarım olduğunu kanıtladı. Kredi bilgileri: Wiley-VCH

Ekip başlangıçta dikdörtgen şekilli silikon adalar yaptı, bu yüzde 54'e kadar gerilebilir, diyor Hussain. “Bu değerin ötesinde, gerilme gerginliği kırılgan silikon adalarında diyagonal çatlaklara yol açtı” diyor. Ekip, gerilebilirliği daha da ileriye taşımak için farklı tasarımlar denedi, her bir silikon diliminin ışık yakalama için kullanılabilir alanı azalttığına dikkat edin. Takım üçgenlere yerleşmeden önce bir elmas deseni denedi. Hussain, “Üçgen deseni kullanarak dünya rekoru gerilebilirliği ve verimliliği elde ediyoruz” diyor.

Ekip, Hüseyin'in laboratuarı tarafından geliştirilen çok boyutlu yapay bir cilde güç sağlamak için esnek silikon güneş malzemesini birleştirmeyi planlıyor. Daha da fazla esneklikle uzanan güneş panelleri yapmak da bir hedeftir. Hussain, “Gösterilen güneş pilleri esasen tek yönlü arka temas şebekesine paralel olarak bir yönde gerilebilir” diyor. “Çok yönlü germe yeteneğini geliştirmek için çalışıyoruz.”


Kaynak: “Oluklu Asimetrik Olarak Ultra-Çıkarılabilir (% 95) Yüksek Verimli Monokristal Silikon Güneş Pilleri (% 19)” Nazek El ‐ Atab, Nadeem Qaiser, Rabab Bahabry ve Muhammad Mustafa Hussain, 16 Ekim 2019, Advanced Energy Materials.
DOI: 10.1002 / aenm.201902883