Forskare vid RIKEN Center och Tokyos universitet, tillsammans med samarbetspartners, har utvecklat en organisk solcellsfilm som är både vattentät och flexibel. Detta gör det möjligt att införliva solceller i kläder som fortfarande fungerar efter regn eller tvätt.
Organiska fotovoltaiska celler har potentialen att revolutionera bärbar elektronik. Dessa enheter kan fästas på kläder och övervaka medicintekniska apparater utan att behöva byta batterier. Utmaningen har dock varit att göra dessa filmer vattentäta utan att förlora flexibilitet, vilket tidigare krävt ytterligare skikt som minskat filmens smidighet.
Använde sig av en termisk anlöpningsprocess
Nu har forskargruppen, enligt en studie publicerad i Nature Communications, lyckats övervinna denna begränsning. De har utvecklat en metod för att behålla både vattentåligheten och flexibiliteten.
Solcellsfilmerna består vanligtvis av flera lager, inklusive ett aktivt lager som fångar upp solenergi för att separera elektroner och elektronhål till en katod och anod. I detta arbete applicerades anodlagret, här ett silverelektrodlager, direkt på de aktiva lagren för bättre vidhäftning. Genom att använda en termisk anlöpningsprocess, där filmen exponerades för luft vid 85 grader Celsius under 24 timmar, skapades en film endast 3 mikrometer tjock.
Klarade sig även i tvättmaskin
Testresultaten var mycket lovande. Efter att ha blötts ned i vatten i fyra timmar behöll filmen 89 procent av sin ursprungliga effektivitet. När filmen sträcktes med 30 procent 300 gånger under vatten behöll den 96 procent av sin prestanda. Som en slutlig prövning klarade den sig genom en tvättmaskinscykel, ett resultat som aldrig tidigare uppnåtts.
Kenjiro Fukuda, en av studiens huvudförfattare, framhåller att metoden har bredare tillämpningar. Genom att förbättra enheternas stabilitet mot luft, starkt ljus och mekanisk stress, siktar forskargruppen på att vidareutveckla dessa ultratunna organiska solceller för praktisk användning i bärbara enheter.
Forskargruppen inkluderade medlemmar från RIKEN CEMS, Tokyos universitet och Huazhong University of Science and Technology i Kina.
Källa: Science Daily