Zonnepanelen van kristallijn silicium kunnen net zo effectief zijn wanneer ze worden verwerkt in elastische draagbare elektronica of flexibele robothuid als wanneer ze worden gebruikt als stijve dakpanelen. KAUST-onderzoekers hebben een manier bedacht om star silicium in zonnecellen te veranderen die met een record van 95 procent kunnen worden uitgerekt, met behoud van een hoog rendement van 19 procent voor het opvangen van zonne-energie.

Hoewel er veel nieuwe zonnematerialen worden onderzocht, silicium blijft verreweg de favoriet van de fotovoltaïsche industrie. "Monokristallijn silicium blijft het materiaal bij uitstek in de PV-industrie vanwege de lage kosten, niet-toxiciteit, uitstekende betrouwbaarheid, goede efficiëntie en volwassenheid van het productieproces, " zegt Nazek El-Atab, een postdoctoraal onderzoeker in de laboratoria van Muhammad Mustafa Hussain.

Een nadeel van silicium, voor bepaalde toepassingen, is zijn stijfheid, in tegenstelling tot sommige dunne film zonnecellen. Echter, deze flexibele cellen bestaan ​​ofwel uit goedkope, organische materialen met een laag rendement of efficiëntere maar zeer dure anorganische materialen. Hussain en zijn team hebben nu een belangrijke stap gezet om deze beperking te overwinnen door goedkope, hoge efficiëntie, rekbare zonnecellen op basis van silicium.

De belangrijkste stap was om een ​​in de handel verkrijgbaar hard siliciumpaneel te nemen en de achterkant van het paneel te coaten met een zeer rekbare, goedkoop, biocompatibel elastomeer genaamd ecoflex. Het team gebruikte vervolgens een laser om de stijve cel in meerdere siliciumeilanden te snijden, die bij elkaar werden gehouden door de elastomeer rug. Elk siliciumeiland bleef elektrisch verbonden met zijn buren via in elkaar grijpende achtercontacten die over de hele lengte van de flexibele zonnecel liepen.

Het team maakte aanvankelijk rechthoekige siliciumeilanden, die zou kunnen worden uitgerekt tot ongeveer 54 procent, zegt Hussein. "Buiten deze waarde, de spanning van het uitrekken leidde tot diagonale scheuren in de broze siliciumeilanden, " zegt hij. Het team probeerde verschillende ontwerpen om de rekbaarheid verder te vergroten, indachtig dat elk plakje silicium dat ze verwijderden het beschikbare gebied voor lichtopvang verkleinde. Het team probeerde een ruitpatroon voordat het zich op driehoeken vestigde. "Met behulp van het driehoekige patroon, we bereiken wereldrecord rekbaarheid en efficiëntie, ' zegt Hussein.

Het team is van plan om het elastische silicium zonne-materiaal op te nemen om een ​​multisensorische kunstmatige huid aan te drijven die is ontwikkeld door het laboratorium van Hussain. Het maken van zonnepanelen die nog flexibeler uitrekken is ook een doel. "De gedemonstreerde zonnecellen kunnen voornamelijk in één richting worden uitgerekt - parallel aan het interdigitale raster met achtercontacten, "zegt Hussain. "We werken eraan om het multidirectionele rekvermogen te verbeteren."