Японські і австрійські фізики розробили повністю органічний фотоелемент товщиною в кілька мікрометрів

Японські і австрійські фізики розробили повністю органічний фотоелемент товщиною в кілька мікрометрів, який можна обернути кілька разів навколо людського волоса без втрати функціональності, і представили його в статті в журналі Nature Communications.

За останні роки вчені створили безліч нових типів фотоелементів, що перетворюють енергію світла в електрику або біопаливо. Так, в лютому 2012 року американські фізики розробили особливе покриття з порожнистих нанокристалів кремнію, поглинаючих до 75% сонячних променів. Крім того, у новому тисячолітті активно розробляються органічні сонячні батареї. Продуктивність таких батарей залишається на досить низькому рівні, але при цьому вони дуже дешеві у виробництві і відрізняються високою гнучкістю і механічною міцністю.

Тонше волосся

Група фізиків під керівництвом Мартіна Кальтенбруннера (Martin Kaltenbrunner) з університету Йоганна Кеплера в місті Лінц (Австрія) розробила технологію, що дозволяє виробляти надтонкі і надгнучкі фотоелементи з органічних речовин і лавсановій плівки, що застосовується в якості діелектрика в мікро-конденсаторах.

Як пояснюють вчені, плівка з лавсану використовується в якості “обкладинки” для фотоелемента, який представляє собою багатошаровий “торт” з декількох шарів органічних напівпровідників – політіофена (P3HT), ефіру масляної кислоти (PCBM) та інших складних з’єднань. На нижню і верхню частини “торта” напилюються тонкі електроди з калію та срібла, поверх яких приклеєні захисні плівки з лавсану.

Для збільшення міцності конструкції вчені прикріпили до лавсановым “обкладинок” смужки еластичного матеріалу, що дозволило розтягувати батарею в кілька разів, не побоюючись розриву електродів або полупроводящих плівок. Товщина отриманого “бутерброда” складає всього 1,9 мікрометра, що дозволяє обернути таку батарею навколо людського волосся кілька разів. Неймовірна гнучкість і механічна стійкість захищають пристрій від незворотних ушкоджень при “розкрутці” плівки.

Містер фантастік

Експериментальна батарейка на основі мікроплівки поглинала до 4% енергії штучного Сонця ” в лабораторії, що можна порівняти з продуктивністю інших тонких фотоелементів на базі органіки. Слід розуміти, що коефіцієнт корисної дії в “польових” умовах може бути дещо нижче лабораторних значень.

Тим не менш, у даного винаходу є суттєва перевага в порівнянні з іншими рішеннями – воно продовжує виробляти електрику навіть при стисненні на 80% або розтягуванні в 4 рази.

Крім того, з точки зору співвідношення маси і виробленої потужності плівка з органіки, що легко обходить своїх кремнієвих конкурентів. За розрахунками фізиків, вона виробляє до 10 ватт на грам маси, тоді як кремнієві і багатокомпонентні фотоелементи досягають лише 0,8 або 0,3 ват на грам.

Як вважають вчені, це робить їх винахід ідеальним джерелом енергії для надлегких БПЛА, аеростатів, роботів розміром з комахи, а також для інтеграції в “штучну шкіру”.

З іншого боку, після двадцяти-тридцяти деформацій плівка втрачає до чверті потужності. Вчені вважають, що це пов’язано з тим, що структура еластичних смужок з часом “псується”, з-за чого плівка не розкривається до кінця після двох десятків циклів деформації.

Залишити відповідь

Ваша e-mail адреса не оприлюднюватиметься. Обов’язкові поля позначені *