Neue ultradünne Solarzellen sind leicht genug, um auf einer Seifenblase sitzen

Wissenschaftler haben die dünnste, leichteste solar Power-Zellen noch erstellt – so leicht, dass sie auf einer Seifenblase drapiert werden können, ohne es auftauchen.

Die Forscher vorgeschlagen, dass diese ultradünnen Solarzellen auf nahezu jedem festen Untergrund, wie Stoff, Papier und Glas platziert werden konnten.

Solarzellen, technisch bekannt als Photovoltaik-Zellen wandeln direkt Energie von Licht in Strom um. Die neuen Solarzellen sind so klein wie 1,3 µm dick. Im Vergleich dazu ist das durchschnittliche menschliche Haar etwa 100 µm dick.

Die neuen Geräte sind auch superlightweight, mit einem Gewicht von nur ca. 0,01 kg pro quadratisches Yard (3,6 Gramm pro Quadratmeter). Im Vergleich dazu wiegt typisches Stück Büropapier etwa 20-Mal mehr. [Top 10 Erfindungen, die die Welt veränderten]

Die Idee, eine Solarzelle auf einer Seifenblase drapieren kam, weil "Wir wollten die Leute zu sehen, wie dünn diese Solarzelle war, aber Sie nicht, der Unterschied zwischen 10-Mikron und einer 1-Mikron-Film vom Auge sagen können,", sagte Studienautor Blei Joel Jean, Elektroingenieur am Massachusetts Institute of Technology (MIT). "Mein Lab-Kumpel Patrick Brown schlug schweben die Zelle auf eine Blase, die Gewichtsdifferenz viel dramatischer zu machen, also ich es versuchte." Meine erste Reaktion zu sehen, es war wahrscheinlich viel wie das Ihrige – "Cool!" "

Die neuen Solarzellen Licht in Strom mit über die gleiche Effizienz als herkömmliche, Glas-basierte Solarzellen konvertieren, sagten die Forscher. "Es ist ungewöhnlich, dass flexible Zellen sowie starre Zellen auf Glas" sagte Jean Live Science.

Darüber hinaus ist das Energie-zugewicht Verhältnis der neuen Geräte zählen zu den höchsten jemals für Solarzellen erreicht. Dies Schlüssel für Anwendungen bei denen Gewicht wichtig, z. B. auf Satelliten oder Höhen-Forschung Ballons ist, sagte der Forscher.

Herkömmliche Silizium-basierte Solarmodule erzeugen ungefähr 6,8 Watt pro lb (15 Watt pro Kilogramm), aber diese neuen Geräte erzeugen mehr als 2.720 Watt pro lb (6 Watt pro Gramm), oder etwa 400 mal so viel.

"Es könnte so leicht, dass Sie nicht einmal wissen, dass es dort auf Ihrem t-Shirt oder auf Ihrem Notebook ist sein", sagte Studienautor senior Vladimir Bulović, Elektroingenieur am MIT, in einer Erklärung. "Diese Zellen könnte einfach ein Add-on zu bestehenden Strukturen sein."

Die neuen Zellen verwenden eine organische Verbindung, bekannt als DBP als ihre primäre Licht-absorbierenden Material. Die Solarzellen sind zwischen Schichten aus Parylene, einem im Handel erhältlichen, flexible, transparente Kunststoff eingebettet, die ist weit verbreitet, Leiterplatten zu schützen und biomedizinische Geräte vor Umweltschäden implantiert.

Die Solarzellen, Parylene unterstützt und deren Beschichtungen in einer Vakuumkammer bei Raumtemperatur ohne den Einsatz von Lösungsmitteln hergestellt werden, sagte der Wissenschaftler. Im Gegensatz dazu erfordert konventionelle Solarzellen-Fertigung, hohen Temperaturen und aggressiven Chemikalien. [Top 10 verrückteste ökologischen Ideen]

Die Solarzellen und die Parylene sind zusammengewachsen. Die Parylene muss nie behandelt, gereinigt oder entfernt aus dem Vakuum während der Fertigung, die minimiert die Belastung durch Staub und andere Verunreinigungen, die die Leistung der Solarzellen beeinträchtigen könnte, so die Forscher.

Die Wissenschaftler bestätigt, dass die Solarzelle, die sie geschaffen, um auf einer Seifenblase sitzen möglicherweise zu dünn, um praktisch zu sein – ein fehlgeleiteter Atem könnte wegblasen es, sagte sie. "Es, natürlich nur für Show, aber wir denken, dass es für eine gute Show macht", sagte Jean.

Die Forscher stellten fest, dass sie leicht Parylene Filme bis zu 80 µm dick mit kommerziellen Geräten ohne die anderen Vorteile von ihrer Herstellungstechnik fabrizieren konnte.

"Mit diesem Ansatz, Sie vorstellen könnte leichte oder sogar unsichtbar Solarzellen auf Windows oder anderen festen Oberflächen für gebäudeintegrierte und Gerät Elektronik Laminieren,", sagte Jean. "Ein robusteres Consumer-Produkt können diese Zellen laminiert auf eine konventionelle flexible Plastikfolie, um mit Ihnen für portable Power tragen könnte."

Die Forscher stellten fest, dass ihre Herstellung Technik eine Vielzahl von Photovoltaik-Materialien über diejenigen verwenden kann, die sie bisher unter Beweis gestellt haben. "Ein effizienter Photovoltaik-Technologie noch höhere Kraft-Gewichts-Verhältnis als die 6 Watt pro Gramm, das wir in dieser ersten Demonstration zeigte erreichen könnte", sagte Jean.

Ultradünne Solarzellen das MIT-Team fast ein Vielfaches dünner und leichter als der bisherige Rekordhalter, sagte Max Shtein, Materialien Wissenschaftler an der University of Michigan in Ann Arbor, wer nicht in dieser Arbeit, sagte in einer Erklärung beteiligt war. Infolgedessen stellte er fest, dass diese Forschung "hat enorme Auswirkungen auf die Maximierung der Energie-zugewicht [Übersetzungen] – wichtig für Luft-und Raumfahrt, z. B. — und für die Fähigkeit, einfach Laminat-Photovoltaik-Zellen auf bestehenden Strukturen."

Es noch nicht bekannt ist, wann diese Solarzellen kommerziell verfügbar sein könnten, "aber eine allgemeine Faustregel ist, dass es ein Jahrzehnt für eine Technologie, um vom Forschungslabor auf den Markt kommen", sagte Jean. Einige der größten Herausforderungen bei der Skalierung dieser Ansatz für kommerzielle Nutzung könnte umfassen die Entwicklung eines integrierten Systems für Hochdurchsatz-Fertigung – z. B. Rolle-zu-Rolle-Verarbeitung – die Ablagerung-Geschwindigkeit zu erhöhen, und Anwendungen, wo eine superleichte und flexible Zelle einen einzigartigen Wert für dem Benutzer böte, zu identifizieren. "

Jean, Bulović und ihre Kollegin Annie Wang, detaillierte auch am MIT, ihre Ergebnisse in der April-Ausgabe der Zeitschrift organische Elektronik.

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