Till skillnad från traditionella kiselsolceller, organiska polymersolceller (PSC) kanske aldrig täcker sluttningarna på en megawatt solpark. Men, dessa lätta, flexibla celler visar potential att tillhandahålla solenergi till fjärrmikrovattensensorer, bärbar teknik och de Wi-Fi-anslutna apparater som utgör "sakernas internet".

PSC använder organiska polymerer för att absorbera ljus och omvandla det till elektricitet. Även om PSC inte kan matcha hållbarheten eller effektiviteten hos oorganiska solceller, potentialen att massproducera icke-toxiska, Engångssolpaneler som använder roll-to-roll-produktion gör dem attraktiva för ytterligare applikationer. I en artikel publicerad i veckan i Journal of Renewable and Sustainable Energy , Paul Berger och Minjae Kim från Ohio State University granskar de senaste framstegen och återstående utmaningarna inom PSC -teknik.

Forskning på PSC har vuxit snabbt under de senaste två decennierna, generera allt fler publikationer och patent. Denna nya teknik, dock, är osannolikt att ersätta traditionella oorganiska solceller. Istället, Berger ser PSC som komplement. De kan kringgå högspänningsöverföringsledningarna och tillhandahålla elektricitet till enheter för användning som annars skulle kräva giftiga batterier.

Till exempel, PSC kan driva färskhetssensorer på livsmedelsförpackningar helt enkelt med taklamporna i livsmedelsbutiker. Vidare, de kunde gå utöver lagerkontroll i butik, och knyt till ett "smart kök" för att minska matsvinn och automatisera matlistor. "PSC har denna förmåga att vara flexibla, eftersom de i grunden är plast, så att du kan lägga dem på ryggsäckar, jackor och till och med kaffekanna - en hel rad saker där den är vid användning, "sa Berger." Det är en störande affärsmodell. "

Polymererna kan lösas upp i lösningsmedel och skrivas ut på en flexibel baksida med överkomlig roll-to-roll-produktion, vilket gör denna teknik särskilt attraktiv. "Denna tryckpress är inte olik den för tryckning av din söndagstidning, men istället för tre primära färger och svart, du skriver ut de fyra eller fem olika lagren som behövs för solcellen, dioder och transistorer, "Berger sa. Långa rullar med solceller öppnar också upp nya applikationer, som att slå in fordon eller täcka byggnadsfasader och fönster. Berger varnar, dock, att vissa dyra PSC -råvaror, nämligen indiumtennoxid och fullerener, som har visat sig vara utmanande att byta ut, kan begränsa överkomliga priser på kort sikt.

Livslängd är en annan fråga eftersom polymererna och reaktiva metallkatoderna oxiderar när de utsätts för vatten och syre. "De tenderar att försämras ganska snabbt, "Berger sa, vilket gör det nödvändigt att inkapsla solcellerna för skydd. Denna inkapsling kan vara mycket effektiv på glas, men är mer utmanande på flexibla ytor, som potatischips.

I labbet, PSC -effektiviteten når cirka 13 procent, vilket är långt ifrån 20 procents effektivitet för kommersiella solpaneler. PSC som använder P3HT:PCBM -polymerer, infördes 2002, är standard "arbetshäst" -design och ger cirka 3,5 procents effektivitet. De senaste framstegen inom kemi, geometri, och utvecklingen av tandemsolceller som staplar flera lager tillsammans har gjort denna större effektivitet möjlig.

En handfull företag i USA och Europa arbetar för att få livskraftiga PSC till marknaden. Om det lyckas, då kunde PSC etablera sin egen nisch förutom kiselsolceller, driver alla slags fjärrenheter.