Струйная печать ускорит выход на рынок органических солнечных батарей

Ученые из Научно-технологического университета им. короля Абдуллы (KAUST) использовали струйную печать для производства эффективных солнечных батарей в больших масштабах.

Органические фотоэлектрические материалы могут заменить неорганические полупроводники в устройствах на солнечных коллекторах за счет небольшой массы, гибкости и дешевизны. Такие продукты легко модифицировать и обрабатывать в растворах, что повышает их привлекательность для крупномасштабного производства, сообщает eurekalert.org. Солнечные батареи могут использоваться с другой напечатанной электроникой, вроде растворимых устройств, умной упаковки, интерактивных изданий и лабораторий на чипе.

Нефуллереновые акцепторы – структуры, помогающие приблизить эффективность органических солнечных элементов к коммерчески актуальным показателям. Материалы обычно смешивают с донорами электронов в реагирующем на свет электрохимическом слое. Акцепторы доказали эффективность в поддержании тока под действием солнечных лучей. Но сложности с масштабированием и производством замедлили их внедрение в промышленность.

Для решения проблемы Деря Баран с коллегами разработали материалы, подходящие для струйной печати. Содержащие нефуллереновые акцепторы чернила нанесли на большие площади для производства фотоэлектрических элементов. КПД устройства составило 6%, что соответствует показателям аналогов со спин-покрытием.

Докторант Даниэль Корсо объяснил, что струйная печать имеет несколько преимуществ, в сравнении со стандартными техниками. Потребляется меньше материала, а дизайн можно менять с помощью цифровых платформ.

«Метод открывает путь к недорогому производству сложных схем и многослойных устройств без потребности в многошаговой литографии», — добавил специалист.

Авторы оптимизировали процесс печати, настроив вязкость и испарение чернил для улучшения выхода капель и их взаимодействия с основой. По словам Корсо, это позволило создать повторяющийся, коммерчески масштабируемый процесс.

Команда Баран также изготовила эффективные устройства в форме черепахи, продемонстрировав потенциал техники.

«Удивительно, как она позволяет создавать солнечные батареи сложной формой нажатием кнопки», — сказал Корсо.

Сейчас авторы создают полностью напечатанные органические устройства и повышают их КПД с помощью новых материалов. Они также ищут способы интегрировать батареи в модули с другой печатной электроникой для получения автономных датчиков.

Результаты исследования представлены в Advanced Materials Technologies.