Этот подход уже до некоторой степени используется в электронных устройствах сегодня: органические фотоэлектрические элементы (OPV) встроены в пленку. Эти OPV являются многообещающей альтернативой кремниевым солнечным элементам. Материалы также можно обрабатывать при атмосферном давлении. Однако основным преимуществом является то, что модули можно изготавливать с использованием технологии печати — это быстрее и эффективнее, чем соответствующие процессы, необходимые для изготовления неорганических компонентов.
Гибкий тип материала подложки необходим для изготовления, в котором используется процесс печати. До сих пор применялись полимерные пленки, имеющие определенные серьезные недостатки. Пленки в некоторой степени проницаемы для влаги и кислорода. Оба они атакуют чувствительные солнечные модули и значительно сокращают срок их службы.
До сих пор подложки с барьерными слоями защищали модули OPV в зависимости от области применения. Для более высоких температур обработки и увеличения срока службы необходимо использовать другие подложки-носители.
Устойчивый к излому и чрезвычайно прочныйИсследователи из Института прикладных исследований полимеров им. Фраунгофера IAP в Потсдаме, Германия, в настоящее время работают с новым материалом-носителем. Они встраивают солнечные модули в тонкий слой стекла. «Стекло — не только идеальный герметизирующий материал, оно также выдерживает рабочие температуры до 400 градусов», — объясняет Дэнни Краутц, руководитель проекта отдела исследований функциональных материалов и компонентов IAP.
В исследовательской работе используется специализированное стекло Corning Inc. Благодаря его особым физическим свойствам можно изготавливать слои толщиной всего 100 микрометров.
Это примерно соответствует толщине листа бумаги и не имеет ничего общего с типом, который используется для изготовления стаканов. Специальное стекло не только устойчиво к растрескиванию и чрезвычайно прочно, оно настолько гибкое, что его можно аккуратно изогнуть даже в твердой форме. Потсдамские исследователи в сотрудничестве со своим партнером Corning уже создали первые рабочие OPV с этим материалом, обрабатывая стопки лист за листом.
Производство в рулонахПланируется также изготовление этих модулей в рулонах.
В этом случае несущая подложка будет наматываться на рулон, как при печати газет. Напротив него помещается пустой рулон. Фотоактивные слои и электроды печатаются в несколько этапов между двумя рулонами. Используя эту технологию изготовления, можно эффективно производить серийные поверхности больших размеров.
Команда IAP уже начала первые испытания того, как гибкое стекло можно обрабатывать таким образом. «Мы сразу же добились успеха в нашем первом опыте по получению однородных слоев на субстрате меньшего размера», — сказал ученый. Технологию необходимо модифицировать на многих этапах, чтобы процесс соответствовал требованиям промышленного применения — и команда Потсдама уже работает над этим.
С помощью этой технологии можно изготавливать долговечные, прочные и высокоэффективные OPV для использования в широком диапазоне приложений — от крошечных солнечных элементов в мобильных телефонах до крупномасштабных фотоэлектрических модулей.