Painéis solares autoadesivos

"A bateria solar pode ser colada a qualquer coisa, de fontes de alimentação portáteis para gadgets a roupas inteligentes e até trajes espaciais autônomos de astronautas", disse Xiaolin Zheng, um artigo publicado no Scientific Reports.

A combinação de eletrônicos de película fina com novos painéis solares abrirá oportunidades para a criação de novos dispositivos técnicos, e este é apenas o primeiro estágio no desenvolvimento dessa tecnologia. A tecnologia "destacável e decalque" pode ser usada de forma totalmente versátil, garantiu o chefe da equipe de físicos da Universidade Stanford Xiaolin Zheng.

Zheng e pessoas afins desenvolveram e reproduziram adesivos reais de baterias solares, que foram o resultado de experimentos com filmes de óxido de silício e níquel com espessura de nanômetro. Os cientistas explicam que os painéis solares tradicionalmente só podem funcionar normalmente em superfícies muito, muito planas, em substratos especiais, como vidro ou silício.

O problema é que, se você usar outros substratos, eles não funcionarão devido à baixa planicidade da superfície, baixa resistência a altas temperaturas e tratamento químico. Essa tradição limita bastante o escopo de aplicação de fontes de energia solar com um aumento simultâneo de custos.

Os desenvolvedores conseguiram se livrar dessas deficiências em suas baterias de filmes finos devido à abordagem original. A idéia principal era separar a bateria acabada da pastilha de silício para que qualquer substrato pudesse ser usado, independentemente de sua planicidade e rigidez.

Os cientistas foram motivados pela tecnologia para produzir grafeno por seus descobridores, Game e Novoselov. Por uma técnica semelhante, Xiaolin Chzhen e colegas aplicaram o filme de níquel mais fino (300 nm) a uma placa de uma mistura de óxido de silício e silício puro por evaporação por feixe de elétrons.

O próximo passo na estrutura de duas camadas resultante foi aplicado à parte ativa de uma bateria solar de película fina e uma camada protetora de polímero para impedir o contato da parte ativa com a água. Em seguida, uma fita adesiva térmica foi colada a uma borda e a placa foi colocada em banho-maria à temperatura ambiente.

Poucos minutos depois, os cientistas separaram a borda da fita para que as moléculas de água penetrassem entre o níquel e a placa e, em seguida, levantando a faixa da fita térmica, os físicos separaram completamente o filme inteiro da bateria solar resultante da placa de silício. Na fase de separação completa do filme, os cientistas pré-aqueceram toda a estrutura a 90 graus para enfraquecer a adesão.

Após a separação da placa, o filme pode ser colado na superfície de destino com cola e a placa em si pode ser usada novamente para formar o próximo adesivo da bateria.

É importante notar que as células solares do filme obtidas mostram quase a mesma eficiência antes e após a separação do filme do substrato. As medições mostraram que a corrente e a tensão antes e depois do processo de dimensionamento em uma chapa de aço inoxidável ou em vidro com soda são indistinguíveis, entende-se que nenhum dano ocorre durante a transferência do adesivo para qualquer superfície.

As medições médias dos indicadores de desempenho de mais de 20 painéis solares com uma área de 0,05 m² e 0,28 m², respectivamente, mostraram eficiência = 7,4 ± 0,5% e 5,2 ± 0,1% antes do processo de compensado e eficiência = 7,6 ± 0,5% en = 5,3 ± 0,1% após o compensado. A diferença de eficiência entre células de tamanhos diferentes se deve à alta resistência das baterias conectadas em série.

No entanto, é mais importante que os dois painéis solares tenham indicadores de desempenho quase idênticos antes e após o processo de dimensionamento, e o desvio é de apenas 5%, o que está dentro do erro de medição. Esses resultados ilustram várias vantagens importantes dessa tecnologia: versatilidade na escolha do substrato, alta qualidade do design original, simplicidade e escalabilidade do processo, além de economias adicionais no uso reutilizável de substratos de silicone originais.

Zheng afirma que essas células solares semelhantes a filmes podem ser coladas a qualquer superfície: vidro, tecido, papel ou qualquer outro material fotoeletrônico não típico, mesmo nas paredes das casas. E em cada caso, a bateria gerará a mesma quantidade de eletricidade que os painéis solares tradicionais da tecnologia anterior, mantendo uma eficiência de 7,5%.

Além disso, o adesivo da bateria se dobra facilmente, e isso não leva a quebras ou diminuição da eficiência. Os cientistas prevêem que essa propriedade notável a baixo custo permitirá o uso de novos painéis solares - adesivos como fontes de energia para roupas inteligentes e outros dispositivos eletrônicos onde a flexibilidade é importante.