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Paneles solares autoadhesivos
"La batería solar se puede pegar a cualquier cosa, desde fuentes de alimentación portátiles para dispositivos hasta ropa inteligente e incluso trajes espaciales autónomos de astronautas", dijo Xiaolin Zheng, un artículo publicado en Scientific Reports.
La combinación de electrónica de película delgada con nuevos paneles solares abrirá oportunidades para la creación de nuevos dispositivos técnicos, y esta es solo la primera etapa en el desarrollo de esta tecnología. La tecnología "arrancar y calcomanía" se puede utilizar completamente versátil, aseguró el jefe del equipo de físicos de la Universidad de Stanford Xiaolin Zheng.
Zheng y personas de ideas afines desarrollaron y reprodujeron pegatinas reales de baterías solares, que fueron el resultado de experimentos con películas de óxido de silicio y níquel de espesor nanométrico. Los científicos explican que los paneles solares tradicionalmente solo pueden funcionar normalmente en superficies muy planas, en sustratos especiales, como el vidrio o el silicio.
El problema es que si usa otros sustratos, no funcionarán debido a la pobre planitud de la superficie, la baja resistencia a las altas temperaturas y el tratamiento químico. Esta tradición limita en gran medida el alcance de la aplicación de fuentes de energía solar con un aumento simultáneo en su costo.
Los desarrolladores lograron deshacerse de estas deficiencias en sus baterías de película delgada debido al enfoque original. La idea principal era separar la batería terminada de la oblea de silicio para poder utilizar cualquier sustrato, independientemente de su planitud y rigidez.
Los científicos fueron motivados por la tecnología para producir grafeno por sus descubridores Game y Novoselov. Utilizando una técnica similar, Xiaolin Chzhen y sus colegas aplicaron la película de níquel más delgada (300 nm) a una oblea hecha de una mezcla de óxido de silicio y silicio puro por evaporación con haz de electrones.
El siguiente paso en la estructura de dos capas resultante se aplicó a la parte activa de una batería solar de película delgada y una capa protectora de polímero para evitar el contacto de la parte activa con el agua. Luego, una cinta adhesiva térmica se pegó a un borde, y la placa se colocó en un baño de agua a temperatura ambiente.
Unos minutos más tarde, los científicos separaron el borde de la cinta para que las moléculas de agua penetraran entre el níquel y la placa, luego levantando la tira de cinta térmica, los físicos separaron completamente la película completa de la batería solar resultante de la placa de silicio. En la etapa de separación completa de la película, los científicos precalentaron toda la estructura a 90 grados para debilitar la adhesión.
Después de la separación de la placa, la película se puede pegar a la superficie objetivo con pegamento, y la placa en sí se puede usar nuevamente para formar la siguiente etiqueta adhesiva de la batería.
Es importante tener en cuenta que las células solares de película obtenidas muestran casi la misma eficiencia antes y después de la separación de la película del sustrato. Las mediciones mostraron que la corriente y el voltaje antes y después del proceso de dimensionamiento en una lámina de acero inoxidable o en vidrio de cal sodada son indistinguibles, se entiende que no se produce daño durante la transferencia de la etiqueta a ninguna superficie.
Las mediciones promedio de los indicadores de rendimiento de más de 20 paneles solares con un área de 0.05 cm2 y 0.28 cm2, respectivamente, mostraron eficiencia = 7.4 ± 0.5% y 5.2 ± 0.1% antes del proceso de madera contrachapada y eficiencia = 7.6 ± 0.5% yn = 5.3 ± 0.1% después de la madera contrachapada. La diferencia en eficiencia entre celdas de diferentes tamaños se debe a la alta resistencia de las baterías conectadas en serie.
Sin embargo, es más importante que ambos paneles solares tengan indicadores de rendimiento casi idénticos antes y después del proceso de dimensionamiento, y la desviación es solo del 5%, que está dentro del error de medición. Estos resultados ilustran varias ventajas clave de esta tecnología: versatilidad en la elección del sustrato, alta calidad del diseño original, simplicidad y escalabilidad del proceso, así como ahorros adicionales en el uso reutilizable de sustratos de silicio originales.
Zheng afirma que tales células solares en forma de película se pueden pegar a cualquier superficie: vidrio, tela, papel o cualquier otro material fotoelectrónico no típico, incluso en las paredes de las casas. Y en cada caso, la batería generará la misma cantidad de electricidad que los paneles solares tradicionales de la tecnología anterior, manteniendo una eficiencia del 7,5%.
Además, el adhesivo de la batería se dobla fácilmente, y esto no conduce a averías ni a una disminución de la eficiencia. Los científicos predicen que esta notable propiedad a bajo costo permitirá el uso de nuevos paneles solares: calcomanías como fuentes de energía para ropa inteligente y otros dispositivos electrónicos donde la flexibilidad es importante.
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