Kristallina kisel solpaneler kan vara lika effektiva när de införlivas i stretchig bärbar elektronik eller flexibel robothud som när de används som styva takpaneler. KAUST-forskare har tagit fram ett sätt att förvandla styvt kisel till solceller som kan töjas med rekordstora 95 procent, med bibehållen hög solenergi fångsteffektivitet på 19 procent.

Även om många nya solmaterial undersöks, kisel är fortfarande solcellsindustrins favorit. "Monokristallint kisel förblir det valda materialet i PV -industrin på grund av dess låga kostnad, icke -toxicitet, utmärkt tillförlitlighet, god effektivitet och mognad i tillverkningsprocessen, "säger Nazek El-Atab, en postdoktoral forskare i laboratorierna för Muhammad Mustafa Hussain.

En nackdel med kisel, för vissa applikationer, är dess styvhet, till skillnad från vissa tunnfilms solceller. Dock, dessa flexibla celler består antingen av billiga, lågeffektiva organiska material eller mer effektiva men mycket dyra oorganiska material. Hussain och hans team har nu tagit ett betydande steg mot att övervinna denna begränsning genom att utveckla lågkostnad, hög effektivitet, kiselbaserade stretchiga solceller.

Det viktigaste steget var att ta en kommersiellt tillgänglig stel kiselpanel och belägga panelens baksida med en mycket töjbar, billig, biokompatibel elastomer som kallas ecoflex. Teamet använde sedan en laser för att skära den styva cellen i flera kiselöar, som hölls ihop av elastomerns baksida. Varje kiselö förblev elektriskt ansluten till sina grannar via interdigiterade ryggkontakter som löpte längden på den flexibla solcellen.

Teamet gjorde ursprungligen rektangelformade kiselöar, som kan sträckas till cirka 54 procent, Säger Hussain. "Utöver detta värde, töjningen av stretching ledde till diagonala sprickor inom de spröda kiselöarna, "säger han. Teamet försökte olika konstruktioner för att driva töjbarheten ytterligare, medveten om att varje skiva kisel som de tog bort minskade det tillgängliga området för ljusinsamling. Teamet provade ett diamantmönster innan de slog sig ner på trianglar. "Med hjälp av det triangulära mönstret, vi uppnår sträckbarhet och effektivitet i världsrekord, "Säger Hussain.

Teamet planerar att införliva det stretchiga kiselsolmaterialet för att driva en multisensorisk konstgjord hud som utvecklats av Hussains laboratorium. Att göra solpaneler som sträcker sig med ännu större flexibilitet är också ett mål. "De demonstrerade solcellerna kan huvudsakligen sträckas i en riktning - parallellt med det interdigiterade ryggkontaktnätet, "Hussain säger." Vi arbetar för att förbättra den multidirektionella töjningsförmågan. "