26 Июн, 2016 23:41

Новый фотоэлемент не ломается при изгибе

Фото: Юхо Ким и др / APL
Фото: Юхо Ким и др / APL

Ученые из Южной Кореи создали настолько тонкий новый фотоэлемент, что его можно обернуть вокруг среднего карандаша. Подобные сильно изгибающиеся элементы могут снабжать энергией переносную электронику, такую как фитнес-трекеры, или же умные очки. Результаты опубликованы в журнале Applied Physics Letters.

Известно, что тонкие материалы изгибаются легче, чем толстые, примерно как листок бумаги будет легче гнуться, чем толстый картон в посылочной коробке. Причиной служит напряжение в материале, которое увеличивается с ростом расстояния от центральной плоскости. Поскольку в толстых листах материала больше, то больше и расстояние, и их труднее согнуть.

«Наш новый фотоэлемент толщиной всего около 1 микрометра,» говорит Йонг Ли (Jongho Lee), инженер института наук и технологий Гуанжи в Южной Корее.

Один микрометр – это гораздо тоньше человеческого волоса. Стандартные фотоэлементы, как правило, в сотни раз толще, и даже самые тонкие из них толще в 2-4 раза.

Исследователи сделали ультратонкие солнечные батареи из полупроводника арсенида галлия. Они штамповали ячейки непосредственно на гибкую подложку без использования клея, который мог бы увеличить общую толщину материала. После штамповки ячейки приваривались «холодным способом» к электроду на подложке, под давлением и температуре 170 градусов по Цельсию, с расплавлением верхнего слой материала, называемого фоторезистом, который выступал в качестве временного клея. Позже фоторезист отслаивался, а сам металл оставался прямо на металлической подложке.

Материалы по теме
21 Июн, 2016 23:51

Нанокристаллы впервые получили с помощью света

Металлический нижний слой также служит и в качестве отражателя, он направляет свободные фотоны обратно в солнечные элементы. По данным исследования, эффективность фотоэлементов в преобразовании солнечного света в электричество, сравнима с более толстыми аналогами, а при испытании на изгиб было обнаружило, что ячейки можно свободно обернуть вокруг очень малого радиуса до 1.4 миллиметра.

Команда также провела численный анализ ячеек, который показал, что те испытывали одну четвертую величину деформации аналогичных ячеек, толщиной в 3,5 микрометра.

«Более тонкие ячейки оказались менее хрупкими при испытаниях на изгиб, но работают также или даже чуть лучше», — отметил Ли.

Несколько других групп сообщали о солнечных элементах с толщиной около 1 микрометра, но они производили ячейки иным способом, путем удаления всего лишнего при помощи травления.

При печати со штамповкой вместо травления, новый метод, разработанный Ли и его коллегами, может использоваться для производства очень гибких новых фотоэлементов из меньшего количества материала.
Такие ячейки можно, к примеру, интегрировать в душки очков или одежду, и использовать для снабжения энергией электроники следующего поколения.