Сверхтонкие солнечные элементы печатают на принтере

Новые солнечные элементы, которые эффективно преобразуют энергию света и при этом настолько тонкие, лёгкие и гибкие, что могут размещаться на мыльном пузыре, предлагают альтернативный способ обеспечения энергией инновационной электроники, такой как электронная кожа роботов, летающие мини-устройства и накожные биосенсоры.

До сих пор ультратонкие органические солнечные элементы обычно изготавливались методами центрифугирования или термического испарения, которые не масштабируются и накладывают ограничения на геометрию устройства. В качестве электрода в них используется прозрачный и электропроводящий, но хрупкий и негибкий оксид индия/олова (ITO).

Чтобы преодолеть эти ограничения, команда Научно-технического Университета им. Короля Абдуллы (KAUST) обратилась к струйной печати и разработала функциональные чернила для каждого слоя архитектуры солнечных элементов.

Заменой ITO стал прозрачный и электропроводящий полимер под названием PEDOT:PSS, а между электродами был размещен светопоглощающий слой органического фотоэлектрика. Всё устройство было защищено оболочкой из парилена — гибкого, водонепроницаемого и биосовместимого материала.

После оптимизации состава чернил для каждого слоя, солнечные элементы были напечатаны на стеклянной основе для тестирования их производительности.

Испытания показали эффективность преобразования энергии 4,73%, побив предыдущий рекорд для солнечной батареи, полностью изготовленной печатным способом, 4,1%. Команда KAUST также впервые продемонстрировала возможность печати солнечного элемента на сверхтонкой гибкой подложке, достигнув эффективности 3,6%.

Статье об этом исследовании вышла в журнале Advanced Materials Technologies.