Fleksibel tænkning på silicium solceller

Krystallinske silicium solpaneler kan være lige så effektive, når de indbygges i elastisk bærbar elektronik eller fleksibel robothud, som når de bruges som stive tagpaneler. KAUST-forskere har udtænkt en måde at omdanne stift silicium til solceller, der kan strækkes med rekordstore 95 procent, samtidig med at den solcelleeffektivitet på 19 procent bevares.

Selvom mange nye solmaterialer bliver undersøgt, silicium forbliver langt den solcellebranches favorit. "Monokrystallinsk silicium er fortsat det foretrukne materiale i PV -industrien på grund af dets lave omkostninger, ikke -toksicitet, fremragende pålidelighed, god effektivitet og modenhed i fremstillingsprocessen, "siger Nazek El-Atab, en postdoktor i Muhammad Mustafa Hussains laboratorier.

En ulempe ved silicium, for visse applikationer, er dens stivhed, i modsætning til nogle tyndfilm solceller. Imidlertid, disse fleksible celler består enten af ​​billige, laveffektive organiske materialer eller mere effektive, men meget dyre uorganiske materialer. Hussain og hans team har nu taget et betydeligt skridt i retning af at overvinde denne begrænsning ved at udvikle billige, høj effektivitet, siliciumbaserede stretchy solceller.

Det centrale trin var at tage et kommercielt tilgængeligt stift siliciumpanel og belægge panelets bagside med et meget strækbart, billig, biokompatibel elastomer kaldet ecoflex. Holdet brugte derefter en laser til at skære den stive celle i flere siliciumøer, som blev holdt sammen af ​​elastomerunderlaget. Hver silicium ø forblev elektrisk forbundet med sine naboer via interdigiterede rygkontakter, der løb i længden af ​​den fleksible solcelle.

Teamet lavede oprindeligt rektangelformede siliciumøer, som kunne strækkes til omkring 54 procent, Siger Hussain. "Ud over denne værdi, belastningen af ​​strækning førte til diagonale revner inden for de sprøde siliciumøer, "siger han. Teamet prøvede forskellige designs for at skubbe strækbarheden yderligere, opmærksom på, at hver skive silicium, de fjernede, reducerede det tilgængelige område til lysoptagelse. Holdet prøvede et diamantmønster, inden de slog sig ned på trekanter. "Ved hjælp af det trekantede mønster, vi opnår strækbarhed og effektivitet på verdensrekord, "Siger Hussain.

Teamet planlægger at inkorporere det elastiske silicium solmateriale for at drive en multisensorisk kunstig hud udviklet af Hussains laboratorium. At lave solpaneler, der strækker sig med endnu større fleksibilitet, er også et mål. "De demonstrerede solceller kan hovedsageligt strækkes i en retning - parallelt med det interdigiterede netkontaktnet, "Hussain siger." Vi arbejder på at forbedre multidirektionel strækningsevne. "