Команда ученых из Саудовской Аравии создала очень легкие солнечные панели, которые можно будет использовать в беспилотниках, биосенсорах и электронной коже роботов. Сегодня появляется все больше крошечных электронных устройств, которые выполняют сложные задачи: компактные беспилотники, биосенсоры, электронная кожа для роботов. У сложных устройств, которые должны быть невесомыми, общая проблема — обычные аккумуляторы для них слишком тяжелые.

Эту проблему можно решить с помощью компактных солнечных панелей. Производство таких панелей – технологически сложная задача, но коллектив из университета KAUST в Саудовской Аравии разработал новую формулу чернил, благодаря которым микроскопические солнечные аккумуляторы можно печатать на специальном принтере.

Обычно солнечные панели — это большие и тяжелые конструкции. Их используют в географических зонах с высокой освещенностью, чтобы накапливать солнечную энергию. Но что, если получать энергию от Солнца можно будет не только на огромных полях, но и на любых поверхностях — например, на стекле умных очков?

Солнечные элементы теперь можно сделать настолько тонкими, легкими и гибкими, что они могут спокойно лежать даже на поверхности мыльного пузыря. Это стало возможно благодаря новому материалу полимеру полистиролсульфонату (PEDOT: PSS), который имеет важное преимущество — он гибкий. Ультратонкие световые панели изготавливали и раньше, но в качестве электрода там применялся оксид индия-олова — тоже прозрачный, но слишком хрупкий материал. 3D-печать гибким полимером открывает много новых возможностей для применения маленьких солнечных панелей.

Структура солнечной панели / ©homo-science.ru

Они, подобно сэндвичу, состоят из нескольких слоев. Чтобы получить электрический ток, нужен фотоактивный слой, который под воздействием солнечного света отдает электроны, и катодный электрод, который принимает электроны. Команда из университета KAUST придумала собственную формулу чернил для печати каждого слоя «сэндвича».

В качестве электрода использовался гибкий полимер (PEDOT: PSS), а в качестве фотоактивного слоя — органический материал (P3HT:O-IDTBR). Для улучшения экстракции электронов авторы добавили слой оксида цинка (ZnO). Весь этот бутерброд упаковали в слой парилена — гибкого, водонепроницаемого и биосовместимого защитного покрытия.

Такие солнечные панели можно печатать на стекле или ультратонких, гибких подложках. Они выдержали испытание на водостойкость, проведя по шесть часов в обычной и в соленой морской воде. В первую очередь тонкие солнечные панели пригодятся как источники энергии для миниатюрных медицинских устройств и датчиков, закрепленных прямо на коже или даже внутренних органах человека.