Om te demonstreren hoe een nieuwe fabricagetechniek zonnecellen kan printen op extreem dunne, flexibele materialen, onderzoekers van MIT hebben zonnecellen gemodelleerd op gewoon toiletpapier. Hoewel toiletpapier een onwaarschijnlijk substraat kan zijn voor praktische zonneceltoepassingen, het illustreert de veelzijdigheid van de techniek voor goedkoop printen op een grote verscheidenheid aan materialen.

Karen Gleason, een professor in chemische technologie aan het MIT, samen met afgestudeerde student Miles Barr en anderen, toonde aan dat de techniek kan worden gebruikt om zonnecellen op verschillende delicate materialen te printen. Een voorbeeld is rijstpapier, dat wordt gebruikt om loempia's te maken in restaurants en meestal oplost in natte processen. Aangezien de techniek van de onderzoekers een droge, oplosmiddelvrij proces, het rijstpapier blijft intact. De onderzoekers demonstreerden de techniek ook op plastic Saran-folie, die water afstoot en normaal gesproken moeilijk te coaten is.

De nieuwe methode, genaamd oxidatieve chemische dampafzetting (oCVD), omvat het sproeien van een damp van een monomeer en een oxidatiemiddel op een substraat. Het monomeer en het oxidatiemiddel polymeriseren wanneer ze elkaar ontmoeten en PEDOT-plastic vormen. Het plastic zelf is geleidend, maar de geleidbaarheid kan verder worden verhoogd tot 1, 000 keer door de substraattemperatuur te regelen zodat zich kleine nanoporiën vormen, die kan worden geregen met sterk geleidende zilverdeeltjes.

Ook kunnen de bedrukte zonnecellen veel buigen en strekken met een minimaal effect op hun eigenschappen. Bij testen, de onderzoekers bogen een bedrukt plastic substraat met een straal van minder dan 5 mm meer dan 1, 000 keer, en ontdekte dat de efficiëntie ervan nog steeds 99% was van wat het was vóór het buigen. De elektroden kunnen ook worden gebogen en uitgerekt, en toch hun geleidbaarheid behouden. Om de robuustheid van de methode verder aan te tonen, Barr vouwde een stuk papier bedrukt met zonnecellen tot een papieren vliegtuigje, en toonde aan dat het apparaat nog steeds een stroom opwekte.

MIT-professor Karen K. Gleason legt uit hoe afgestudeerde student Miles Barr een zonnecel in een papieren vliegtuigje vouwt. Het onderzoek maakt deel uit van het Eni-MIT Solar Frontiers Center. Videokrediet:MIT.

Zoals de onderzoekers opmerkten, papier wordt doorgaans niet als een goed substraat voor fotovoltaïsche energie beschouwd, omdat het niet transparant is. Echter, de mogelijkheid om tegen lage kosten zonnecellen te printen op flexibele, rekbare materialen kunnen zeer nuttig zijn om zonnecellen wijdverbreid te maken. Omdat de techniek naast zonnecellen ook kan worden gebruikt om andere elektronische apparaten te printen, het kan worden gebruikt voor nieuwe toepassingen zoals het printen van elektronica op stof en andere flexibele displays.

© 2010 PhysOrg.com