Britų mokslininkų išradimas – spausdinti saulės elementai: tikisi pigiai „štampuoti“ milijonus metrų

Jungtinės Karalystės „Swansea“ universitetas sukūrė nebrangų ir masiškai pritaikomą anglies rašalą, kurį galima panaudoti rulonais spausdinti saulės elementus.

Ne gaminti, o spausdinti – tokia filosofija vadovaudamiesi „Swansea“ universiteto mokslininkai sukūrė naują technologiją pigiems saulės elementams gaminti, naudojant perovskito (kalcio titano oksido mineralas) ir anglies rašalo derinį.

Perovskito pagrindu veikiantys saulės moduliai laikomi naujos kartos, jie jau įrodė aukštą energijos konversijos efektyvumą, tikimasi, kad jie pirmieji gali viršyti 30 proc. O mažesnės gamybos sąnaudos leistų pasiekti didesnį mastą. Tačiau iki šiol nebuvo bandoma tokių elementų spausdinti ritiniais.

Didžiausias iššūkis, kilęs mokslininkams– kuo pakeisti auksinį elektrodą, kuris yra brangus, be to, reikalingas lėtas garinimo procesas po to, kai pats elementas būna atspausdintas.

„Svarbiausia buvo nustatyti tinkamą tirpiklių mišinį, kuris džiūsta kaip plėvelė ir netirpina apatinio sluoksnio. Rentgeno spindulių difrakcijos analizė parodė, kad tą gali padaryti anglies elektrodų rašalas“, –teigia Universiteto inovacijų ir žinių centro SPECIFIC tyrimų vadovas dr. Davidas Beynonas.

Jis pasidžiaugė, kad reikalingas sluoksnis gali būti dengiamas greitai, esant žemai temperatūrai, suderinant su kitais apatiniais sluoksniais.

Straipsnis paskelbtas žurnale „Advanced Materials“.

„Perovskito saulės elementai žada švaresnę, žalesnę energiją. Galimybė gaminti visiškai veikiantį įrenginį (saulės elementą) viena linija, reiškia, kad gamyba tampa lengvesnė ir ekonomiškesnė – tai yra didelis žingsnis komercializavimo link. Atrasta gamybos proceso idėja, kur vienoje pusėje pridedamas saulės rašalas, o kitoje pusėje išeina veikiantis saulės elementas“, – paaiškina Universiteto fotovoltinių tyrimų vadovas, profesorius Trystanas Watsonas.

Prietaisai su angliniais elektrodais, anot mokslininkų, užtikrina panašų fotovoltinį efektyvumą kaip ir naudojantys garinto aukso elektrodus. Tačiau minimas galios konversijos efektyvumas šiuo metu siekia 13-14 procentų. Moduliai pranašesni tuo, kad efektyvesni esant aukštai temperatūrai, stabilesni ilguoju laikotarpiu.

Kol kas 20 metrų ilgio „folijos“ pademonstruotas efektyvumas siekė 10,8 procento, tai dvigubai mažiau nei įprastų silicio pagrindu veikiančių modulių. Tačiau idėja ta, kad tokius elementus bus galima spausdinti taip pigiai, kaip aliuminio foliją ar traškučių pakuotes. Dėl to juos būtų galima naudoti dideliu mastu ten, kur sudėtinga taikyti klasikinius modulius – pvz., ant lenktų paviršių.

Tačiau pirmiausia mokslininkai nori „įrodyti, kad tai veikia“.

„Kad tai pasiektume, turime pradėti gaminti tai, kas tikrai atrodo kaip saulės modulis. Tada galime juos sumontuoti ant pastatų ir suprasti, kaip arti esame tam, kad įgyvendintume pažadą Jungtinėje Karalystėje gaminti ekologiškus atsinaujinančius energijos šaltinius“, – sako profesorius T. Watsonas.

Kol kas mokslininkai naujus elementus spausdino ant 20 metrų ilgio lankstaus substrato.

Kad sukurtų ir ištobulintų fotovoltinės energijos elementų metodą, mokslininkai truko ketverius metus, jie tikisi, kad atvers galimybę spausdinti milijonus metrų tokių prietaisų.