Інженери Массачусетського технологічного інституту розробили ультралегкі тканинні сонячні батареї, які можуть швидко та легко перетворити будь-яку поверхню на джерело енергії. Ці міцні, гнучкі сонячні батареї, які набагато тонші за людську волосину, приклеєні до міцної легкої тканини, завдяки чому їх легко встановити на нерухому поверхню. Вони можуть забезпечувати енергією в дорозі як зносостійка силова тканина або транспортуватися та швидко розгортатися у віддалених місцях для надання допомоги в надзвичайних ситуаціях. Вони становлять одну соту ваги звичайних сонячних панелей, генерують у 18 разів більше енергії на кілограм і виготовлені з напівпровідникових чорнил за допомогою процесів друку, які в майбутньому можна масштабувати до виробництва великих площ.
Оскільки вони дуже тонкі та легкі, ці сонячні елементи можна ламінувати на багато різних поверхонь. Наприклад, їх можна інтегрувати у вітрила човна, щоб забезпечити енергією під час перебування в морі, прикріпити до наметів і брезенту, які розгортають під час аварійно-відновлювальних операцій, або застосувати на крилах дронів, щоб збільшити дальність їх польоту. Цю легку сонячну технологію можна легко інтегрувати у вбудоване середовище з мінімальними потребами в установці.
«Метрики, які використовуються для оцінки нової технології сонячних елементів, зазвичай обмежуються їх ефективністю перетворення електроенергії та їхньою вартістю в доларах за ват. Не менш важливою є інтегрованість — легкість, з якою нова технологія може бути адаптована. Легкі сонячні тканини Ми прагнемо прискорити впровадження сонячної енергії, враховуючи нинішню нагальну потребу в розгортанні нових безвуглецевих джерел енергії», — говорить Володимир Булович, голова відділу нових технологій у Фаріборзі Масі, керівник Organic and Лабораторія наноструктурної електроніки (ONE Lab), директор MIT.nano та старший автор нової статті, що описує роботу.
Разом з Буловічом до роботи приєдналися співавтори Маюран Сараванапаванантхам, аспірант з електротехніки та інформатики Массачусетського технологічного інституту; і Джеремія Мваура, науковий співробітник дослідницької лабораторії електроніки Массачусетського технологічного інституту. Дослідження опубліковано сьогодні в Small Methods.
Традиційні кремнієві сонячні батареї є крихкими, тому їх потрібно запакувати у скло та запакувати у важку товсту алюмінієву раму, що обмежує, де та як їх можна розгортати.
Шість років тому команда ONE Lab виготовила сонячні батареї з використанням нового класу тонкоплівкових матеріалів, які були настільки легкими, що могли розташуватися на вершині мильної бульбашки. Але ці ультратонкі сонячні батареї були виготовлені за допомогою складних процесів, заснованих на вакуумі, які можуть бути дорогими та складними для масштабування.
У цій роботі вони взялися за розробку тонкоплівкових сонячних елементів, які повністю можна друкувати, використовуючи матеріали на основі чорнила та масштабовані технології виготовлення.
Для виробництва сонячних батарей вони використовують наноматеріали у формі електронних чорнил для друку. Працюючи в чистій кімнаті MIT.nano, вони покривають структуру сонячної батареї за допомогою щілинної машини для нанесення покриттів, яка наносить шари електронних матеріалів на підготовлену підкладку товщиною лише 3 мікрони, яку можна відокремити. За допомогою трафаретного друку (техніка, подібна до того, як малюнки додаються до футболок із шовкографією), електрод наноситься на конструкцію, щоб завершити сонячний модуль.