För att visa hur en ny tillverkningsteknik kan trycka solceller på extremt tunna, flexibla material, forskare från MIT har mönstrat solceller på vanligt toalettpapper. Även om toalettpapper kan vara ett osannolikt substrat för praktiska solcellstillämpningar, det illustrerar mångsidigheten i tekniken för lågkostnadstryck på en mängd olika material.

Karen Gleason, en kemiteknikprofessor vid MIT, tillsammans med doktoranden Miles Barr och andra, visade att tekniken kunde användas för att skriva ut solceller på en mängd olika ömtåliga material. Ett exempel är rispapper, som används för att göra vårrullar på restauranger och vanligtvis löses upp i våta processer. Eftersom forskarnas teknik är torr, lösningsmedelsfri process, rispappret förblir intakt. Forskarna demonstrerade också tekniken på Saran plastfolie, som avvisar vatten och som normalt skulle vara svår att belägga.

Den nya metoden, kallas oxidativ kemisk ångavsättning (oCVD), involverar sprutning av en ånga av en monomer och ett oxidationsmedel på ett substrat. Monomeren och oxidationsmedlet polymeriserar när de möts och bildar PEDOT-plast. Plasten i sig är ledande, men konduktiviteten kan ökas ytterligare upp till 1, 000 gånger genom att kontrollera substrattemperaturen så att små nanoporer bildas, som kan spetsas med högledande silverpartiklar.

De tryckta solcellerna tål också en hel del böjningar och sträckningar med minimal effekt på deras egenskaper. I tester, forskarna böjde ett tryckt plastsubstrat till en radie på mindre än 5 mm mer än 1, 000 gånger, och fann att dess effektivitet fortfarande var 99% av vad som var före böjning. Elektroderna kan också böjas och sträckas, och fortfarande behöll sin ledningsförmåga. För att ytterligare demonstrera metodens robusthet, Barr vek ett papper tryckt med solceller till ett pappersflygplan, och visade att enheten fortfarande genererade en ström.

MIT Professor Karen K. Gleason förklarar hur doktoranden Miles Barr viker en solcell till ett pappersflygplan. Forskningen är en del av Eni-MIT Solar Frontiers Center. Videokredit:MIT.

Som forskarna noterade, papper anses vanligtvis inte vara ett bra substrat för solceller eftersom det inte är genomskinligt. Dock, möjligheten att skriva ut solceller till låg kostnad på flexibla, töjbara material kan vara mycket användbara för att göra solceller mer utbredda. Eftersom tekniken även kan användas för att skriva ut andra elektroniska enheter förutom solceller, den skulle kunna användas för nya tillämpningar som att skriva ut elektronik på tyg och andra flexibla displayer.

© 2010 PhysOrg.com