Pietų Korėjos inžinieriai sukūrė visiškai sulankstomus saulės elementų prototipus

Galvodami apie saulės elementus, greičiausiai įsivaizduojate tvirtą kvadratinę plokštę. Tačiau technologija tampa lankstesnė, ir dabar Pietų Korėjos Pusano nacionalinio universiteto inžinieriai sukūrė visiškai sulankstomus saulės elementų prototipus.

Standžius saulės elementus puikiai tinka kloti ant stogų ir didžiulėse saulės jėgainėse, tačiau lanksčius saulės elementus būtų lengviau transportuoti arba pritaikyti transporto priemonėse, telefonuose, kituose namų įrenginiuose ar net drabužiuose.

Schema, iliustruojanti naujojo sulankstomo saulės elemento pranašumus ir naudojimą
© Yoon et al (2021), Pusan National University

Paprastai sulankstomi saulės elementai gaminami iš plonos plėvelės medžiagų, tokių kaip grafenas, volframo diselenidas ar vario indžio galio selenidas (CIGS), nusodinami ant lanksčių pagrindų, tokių kaip polimerai ar net popierius. Rezultatas – saulės elementas, galintis susilenkti ribotą laipsnį, pavyzdžiui kaip kreditinė kortelė.

Bet iki šiol tokie lankstūs saulės elementai nesugebėjo visiškai susilenkti per pusę nesulūždami. Kiti elektroniniai prietaisai pradeda įgyti tokią galimybę, kaip matyti iš „Samsung“ telefonų „Galaxy Fold“ (be kitų), kurie gali atsidaryti ir užsidaryti kaip knyga.

„Skirtingai nei vien tik lanksti elektronika, sulankstomi įtaisai deformuojasi žymiai sunkiau“, – sako profesorius, tyrimo autorius Il Jeonas. „Tai neįmanoma naudojant įprastus itin plonus stiklo padėklus ir permatomus metalų oksido laidininkus, kurie gali būti lankstūs, bet niekada iki galo nesulankstomi“.

Norėdami išspręsti šią problemą, mokslininkai panaudojo laidžiąsias plėveles, pagamintas iš vienos sienos anglies nanovamzdelių (SWNT). Jie įterpė šią plėvelę ant poliamido pagrindo, paskui papildė ją molibdeno oksidu, kad pagerintų laidumą.

Galų gale mokslininkams pavyko pagaminti vos septynių mikrometrų storio saulės elementą, kuris galėjo susilankstyti vos 0,5 mm spinduliu. Jis sugebėjo nesulūždamas atlaikyti daugiau nei 10 000 sulankstymo ciklų. Jis, be abejo, taip pat tinkamai veikė kaip saulės elementas, pasižymėdamas 15,2 proc. energijos konversijos efektyvumu ir 80 proc. skaidrumu.

„Gauti rezultatai yra vieni iš geriausių tarp tų, apie kuriuos pranešta iki šiol apie lanksčius saulės elementus, tiek efektyvumo, tiek mechaninio stabilumo požiūriu“, – sako Jeonas.

Tyrimas paskelbtas žurnale „Advanced Science“.