Konventionella kiselbaserade styva solceller som vanligen finns på marknaden är inte lämpliga för tillverkning av formbara tunnfilmsolceller, där en transparent, flexibel och elektriskt ledande elektrod samlar ljuset och bär bort strömmen. En vävd polymerelektrod som utvecklats av Empa har nu gett första resultat som är mycket lovande, vilket indikerar att det nya materialet kan ersätta indiumtennoxidbeläggningar.
Bristen på råvaror och ökad användning av sällsynta metaller gör elektroniska komponenter och enheter mer och mer kostsamma. Sådana sällsynta metaller används, till exempel, för att göra de transparenta elektroderna som finns i mobiltelefonens pekskärmar, flytande kristallskärmar, organiska lysdioder och tunnfilms solceller. Valmaterialet i dessa fall är indiumtennoxid (ITO), en i stort sett transparent blandad oxid. Eftersom ITO är relativt dyrt, dock, det är oekonomiskt att använda i applikationer på stora områden, till exempel solceller.
Sökandet efter alternativ
Indiumfria transparenta oxider finns, men när efterfrågan på dem ökar tenderar de också att bli knappa. Dessutom, de huvudsakliga nackdelarna som sprödhet kvarstår. Sökandet efter alternativa beläggningar som är både transparenta och elektriskt ledande är därför intensiva, med material som konduktiva polymerer, kolnanorör eller grafen som granskas. Kolbaserade elektroder, dock, generellt visar överdrivna ytmotståndsvärden som gör dem till dåliga elektriska ledare. Om ett metallgaller är integrerat i det organiska skiktet, det minskar inte bara dess motståndskraft utan också dess mekaniska stabilitet. Om en solcell tillverkad av detta material är böjd, elektrodlagren bryts och är inte längre ledande. Utmaningen består alltså i att tillverka flexibla men stabila ledande underlag, helst i en kostnadseffektiv industriell rullningsprocess.
En lösning:vävda elektroder
En särskilt lovande möjlighet är användningen av en transparent flexibel vävd polymer, som Empa har utvecklat tillsammans med företaget Sefar AG i ett projekt som ekonomiskt stöds av schweiziska kommissionen för teknik och innovation (CTI). Sefar, som specialiserat sig på precisionstyger, kan producera den vävda polymeren ekonomiskt och i stora mängder med hjälp av en roll -to -roll -process liknande det sätt som tidningar skrivs ut. Metalltrådar vävda i materialet säkerställer att det är elektriskt ledande. I ett andra processsteg är materialet inbäddat i ett inert plastskikt som inte, dock, helt täcka metalltrådarna, sålunda behåller sin konduktivitet. Den resulterande elektroden är transparent, stabil och ändå flexibel. Empa-forskarna applicerade sedan en serie beläggningar på detta nya substrat för att skapa en ny organisk solcell vars effektivitet är kompatibel med konventionella ITO-baserade celler. Dessutom, den vävda elektroden är betydligt mer stabil vid deformering än kommersiellt tillgängliga flexibla plastsubstrat på vilka ett tunt lager av ledande ITO har applicerats.
