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用喷墨打印在各种表面上的太阳能电池

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现在,太阳能电池可以做得又薄又轻又有弹性,可以放在肥皂泡上。与Tengs等其他新型能源设备一起,太阳能电池提供了一种替代的电子能源,如医用薄片,这是传统能源不适合的。

“机器人电子皮肤、飞行设备传感器和疾病检测生物传感器的巨大发展,沐鸣测速都受到能源来源的限制,”领导这项研究的博士后研究员、阿德拉布拉国王大学(King Adbullah University)的埃洛伊丝•比哈尔(Eloise Bihar)说。

“与其使用笨重的电池或连接到电网,我们考虑使用轻便、超薄的有机太阳能电池从室内或室外的光线中获取能量。”

到目前为止,超薄有机太阳能电池已通过纺丝涂覆或热蒸发制造;不能扩展且限制设备几何形状的技术。这涉及到使用一种叫做氧化铟锡的透明导电(但易碎且不灵活)材料作为电极。

为了克服这些限制,比哈尔邦和她的同事们采用了喷墨打印技术,沐鸣测速为太阳能电池结构的每一层制定了功能墨水。他们不是使用氧化铟锡,而是用一种透明、柔韧、导电聚合物PEDOT:PSS来印刷。

由KAUST Discovery公司在Vimeo上喷墨打印的薄皮太阳能电池板。

“喷墨打印本身就是一门科学,”参与该项目的博士生丹尼尔·科佐(Daniel Corzo)说。墨盒和墨水需要克服分子间的作用力,才能从非常小的喷嘴喷出非常细的水滴。溶剂在油墨沉积后也起着重要的作用,因为干燥行为会影响薄膜的质量。

印刷电池是由夹着捕获光有机光伏材料的电极层组成。整个结构可以密封在一个聚乙烯:一种灵活的,防水的,生物相容的保护涂层。这可能使细胞适合并入可穿戴设备。

在优化了每一层设备的油墨组成后,沐鸣测速地址太阳能电池被印在玻璃上以测试其性能。这种电池的功率转换效率达到了4.73%,超过了之前全印刷电池4.1%的记录。比哈尔邦的团队还首次证明了将太阳能电池打印到超薄柔性基板上是可能的,其效率可达3.6%。

比哈尔邦说:“我们的发现为新一代多功能、超轻印刷太阳能电池奠定了基础。这种电池可以作为电源,也可以集成到皮肤或可植入的医疗设备中。”