Ερευνητές δημιούργησαν ένα καινοτόμο εύκαμπτο και αδιάβροχο οργανικό φωτοβολταϊκό φιλμ
Επιστήμονες από το Κέντρο RIKEN για την αναδυόμενη ύλη και οι συνεργάτες τους από το πανεπιστήμιο του Τόκιο και το πανεπιστήμιο επιστήμης και τεχνολογίας Huazhong στην Κίνα, ανακάλυψαν έναν εύκαμπτο, αδιάβροχο οργανικό φωτοβολταϊκό φιλμ. Αυτή η πρωτοποριακή δημιουργία επιτρέπει την ενσωμάτωση ηλιακών κυψελών σε ρούχα, διατηρώντας τη λειτουργικότητά τους ακόμα και κατά την έκθεσή τους στη βροχή ή στους κύκλους πλύσης.
Μια από τις πιθανές εφαρμογές των οργανικών φωτοβολταϊκών είναι η δημιουργία φορητών ηλεκτρονικών συσκευών, συσκευές που μπορούν να ενσωματωθούν σε ρούχα και να παρακολουθούν, για παράδειγμα, ιατρικές παραμέτρους, χωρίς την ανάγκη αλλαγής μπαταριών. Οι ερευνητές αντιμετώπισαν την πρόκληση της αδιαβροχοποίησης χωρίς τη μείωση της ευελιξίας του φιλμ.
Σε μια νέα μελέτη που δημοσιεύτηκε στο περιοδικό Nature Communications, μια ομάδα επιστημόνων κατάφερε να αντιμετωπίσει αυτήν την πρόκληση.
Αντιμετωπίζοντας τον περιορισμό των προηγούμενων συσκευών, η οποία συνίστατο στη δυσκολία αδιαβροχοποίησης χωρίς την επιβάρυνση της ευελιξίας, οι ερευνητές ανέλαβαν την πρωτοποριακή προσπάθεια. Τα φωτοβολταϊκά φιλμ συνήθως αποτελούνται από πολλά στρώματα, με κάθε στρώμα να εκτελεί διαφορετική λειτουργία. Ένα ενεργό στρώμα, για παράδειγμα, μπορεί να συλλάβει ενέργεια από το ηλιακό φως και να τη μετατρέψει σε ηλεκτρική ενέργεια.
Για την τρέχουσα εργασία, οι ερευνητές επανασχεδίασαν τη διαδικασία κατασκευής του φιλμ προσθέτοντας το ενεργό στρώμα απευθείας πάνω στα άλλα στρώματα, αντί να δημιουργήσουν ξεχωριστό στρώμα. Η χρήση μιας διαδικασίας θερμικής ανόπτησης επέτρεψε τη δημιουργία ενός πολύ λεπτού φιλμ, διατηρώντας τη λειτουργικότητα του χωρίς να μειώνεται η αντοχή του στην εξωτερική επίδραση, όπως η βροχή ή οι κύκλοι πλύσης.
Οι δοκιμές που ακολούθησαν ανέδειξαν την εξαιρετική απόδοση του νέου φιλμ. Κατά την εμβάθυνση του σε νερό για τέσσερις ώρες, διατήρησε το 89% της αρχικής απόδοσής του, ενώ ακόμα και μετά από 300 κύκλους τέντωματος κάτω από το νερό διατήρησε το 96% της απόδοσής του. Τέλος, αντιμετώπισε επιτυχώς έναν κύκλο πλυντηρίου, διατηρώντας τη λειτουργικότητά του αναλλοίωτη.
Σύμφωνα με τον Kenjiro Fukuda, έναν από τους ερευνητές, η νέα μέθοδος που ανέπτυξαν μπορεί να εφαρμοστεί ευρέως σε άλλους τομείς. Στο μέλλον, σχεδιάζουν να βελτιώσουν ακόμη περισσότερο τη σταθερότητα των συσκευών τους, ώστε να μπορούν να χρησιμοποιηθούν σε πραγματικά πρακτικές φορητές συσκευές.
Για την τρέχουσα εργασία, οι ερευνητές επανασχεδίασαν τη διαδικασία κατασκευής του φιλμ προσθέτοντας το ενεργό στρώμα απευθείας πάνω στα άλλα στρώματα, αντί να δημιουργήσουν ξεχωριστό στρώμα. Η χρήση μιας διαδικασίας θερμικής ανόπτησης επέτρεψε τη δημιουργία ενός πολύ λεπτού φιλμ, διατηρώντας τη λειτουργικότητα του χωρίς να μειώνεται η αντοχή του στην εξωτερική επίδραση, όπως η βροχή ή οι κύκλοι πλύσης.
Οι δοκιμές που ακολούθησαν ανέδειξαν την εξαιρετική απόδοση του νέου φιλμ. Κατά την εμβάθυνση του σε νερό για τέσσερις ώρες, διατήρησε το 89% της αρχικής απόδοσής του, ενώ ακόμα και μετά από 300 κύκλους τέντωματος κάτω από το νερό διατήρησε το 96% της απόδοσής του. Τέλος, αντιμετώπισε επιτυχώς έναν κύκλο πλυντηρίου, διατηρώντας τη λειτουργικότητά του αναλλοίωτη.
Σύμφωνα με τον Kenjiro Fukuda, έναν από τους ερευνητές, η νέα μέθοδος που ανέπτυξαν μπορεί να εφαρμοστεί ευρέως σε άλλους τομείς. Στο μέλλον, σχεδιάζουν να βελτιώσουν ακόμη περισσότερο τη σταθερότητα των συσκευών τους, ώστε να μπορούν να χρησιμοποιηθούν σε πραγματικά πρακτικές φορητές συσκευές.