Значимого прогресса в создании нового поколения многофункциональных, гибких и легких солнечных элементов добились ученые из Саудовской Аравии. Они разработали полимерные чернила и метод печати с рекордным для этого класса фотоэлементов КПД. Их можно будет использовать для питания носимой электроники, в частности, медицинских сенсоров.

До сих пор сверхтонкие органические солнечные элементы производились методами центрифугирования или термального напыления, но эти технологии не масштабируются и ограничивают геометрию фотоэлементов. В качестве электрода эти методы используют прозрачный и проводящий, но хрупкий и жесткий материал оксид индия-олова, сообщает EurekAlert.

Команда инженеров из Научно-технологического университета им. короля Абдаллы разработала чернила для печати солнечных элементов — прозрачных, гибких и проводящих.

За основу они взяли полимер полистиролсульфонат. Между слоями электродов находится органический фотогальванический материал. Все устройство целиком можно покрыть париленом, гибким, водоотталкивающим и биосовместимым материалом.

Хотя струйная печать — очень недорогой и удобный для масштабирования метод производства, разработка функциональных чернил оказалась непростым делом. Следовало преодолеть межмолекулярные силы между картриджем и чернилами, чтобы получить очень мелкие капли из крошечного сопла. Также важную роль играют растворители, поскольку процесс высыхания влияет на качество пленки.

После оптимизации состава чернил для каждого слоя ученые напечатали солнечные элементы на стекло, чтобы проверить их производительность. И добились КПД 4,73%, побив предыдущий рекорд для полностью напечатанных фотоэлементов (4,1%). Также впервые была достигнута возможность печати на сверхтонкой гибкой подложке с КПД 3,6%.