Ny teknik tilbyder spray-on solenergi

Meget snart, strømforsyning til din tablet kunne være så simpelt som at pakke den ind i plastfolie.

Det er Illan Kramers håb. Kramer og kolleger har netop opfundet en ny måde at sprøjte solceller på fleksible overflader ved hjælp af minimale lysfølsomme materialer kendt som kolloide kvanteprikker (CQD'er) - et stort skridt mod at gøre spray-on solceller nemme og billige at fremstille.

"Min drøm er, at du en dag vil have to teknikere med Ghostbusters-rygsække, der kommer til dit hus og sprøjter dit tag, siger Kramer, en post-doc stipendiat ved Edward S. Rogers Sr. Department of Electrical &Computer Engineering ved University of Toronto og IBM Canadas Research and Development Centre.

Solfølsomme CQD'er printet på en fleksibel film kan bruges til at belægge alle slags underligt formede overflader, fra havemøbler til en flyvemaskines vinge. En overflade på størrelse med din bils tag omviklet med CQD-belagt film ville producere nok energi til at forsyne tre 100-Watt pærer - eller 24 kompakte lysstofrør.

Han kalder sit system for sprayLD, et spil om fremstillingsprocessen kaldet ALD, forkortelse for atomlagsdeposition, hvor materialer lægges ned på en overflade en atomtykkelse ad gangen.

Indtil nu, det var kun muligt at inkorporere lysfølsomme CQD'er på overflader gennem batchbehandling - en ineffektiv, langsom og dyr samlebåndstilgang til kemisk belægning. SprayLD sprænger en væske indeholdende CQD'er direkte på fleksible overflader, såsom film eller plastik, som at trykke en avis ved at påføre blæk på en papirrulle. Denne rulle-til-rulle belægningsmetode gør det meget nemmere at inkorporere solceller i eksisterende fremstillingsprocesser. I to nyere artikler i tidsskrifterne Avancerede materialer og Anvendt fysik bogstaver , Kramer viste, at sprayLD-metoden kan bruges på fleksible materialer uden større tab af solcelleeffektivitet.

Kramer byggede sin sprayLD-enhed ved hjælp af dele, der er let tilgængelige og temmelig overkommelige - han købte en sprøjtedyse, der blev brugt i stålværker til at køle stål med en fin vandtåge, og et par almindelige air brushes fra en kunstbutik.

"Dette er noget, du kan bygge på en Junkyard Wars-måde, det er i bund og grund sådan, vi gjorde det, " siger Kramer. "Vi opfatter dette som en kompromisløs løsning til at skifte fra batchbehandling til roll-to-roll."

"I takt med at quantum dot solar teknologi udvikler sig hurtigt i ydeevne, det er vigtigt at bestemme, hvordan man skalerer dem og gør denne nye klasse af solcelleteknologier fremstillelige, " sagde professor Ted Sargent, vicerektor, forskning ved Fakultet for Anvendt Videnskab og Teknik ved University of Toronto og Kramers vejleder. "Vi var begejstrede, da denne attraktivt fremstillelige spray-coating-proces også førte til enheder med overlegen ydeevne, der viste forbedret kontrol og renhed."

I en tredje artikel i tidsskriftet ACS Nano , Kramer og hans kolleger brugte IBM's BlueGeneQ-supercomputer til at modellere, hvordan og hvorfor de sprøjtede CQD'er fungerer lige så godt som - og i nogle tilfælde bedre end - deres batch-behandlede modstykker. Dette arbejde blev støttet af IBM Canada Research and Development Centre, og af King Abdullah University of Science and Technology.