ابداع صفحات خورشیدی خم شونده و قابل شستشو 

به گزارش خبرگزاری علم و فناوری آنا به نقل از سای تک دیلی، دانش پژوهان مرکز تحقیقات ریکن، صفحات فوتوولتائیک آلی ضد آب و انعطاف پذیر ساخته اند که حتی وقتی در معرض باران یا چرخه‌های شستشو قرار گیرند همچنان عملکرد خود را حفظ می‌کنند؛ دستاوردی که امکان تلفیق سلول‌های خورشیدی در پوشاک را فراهم می‌آورد.

یکی از کاربرد‌های بالقوه صفحات فتوولتائیک آلی، تولید تجهیزات الکترونیکی پوشیدنی است، دستگاه‌هایی که می‌توانند به لباس متصل شده و مثلا بر ابزار‌های پزشکی بدون نیاز به تعوبض باتری نظارت کنند. با این حال، محققان دریافتند دستیابی به صفحات ضد آب بدون استفاده از لایه‌های اضافی که منجر به کاهش انعطاف پذیری صفحه می‌شود، چالش برانگیز است.

محققان می‌دانستند ضد آب کردن این صفحات بدون کاهش انعطاف پذیری آنها کار دشواری است، اما توانستند بر این چالش غلبه کنند. صفحات فتوولتائیک معمولا از چندین لایه ساخته می‌شوند. لایه آخر فعال است که انرژی با طول موج مشخصی را از نور خورشید می‌گیرد و از این انرژی برای جدا کردن الکترون‌ها و «حفره‌های الکترونی» به کاتد و آند استفاده می‌کند. الکترون‌ها و حفره‌ها می‌توانند از طریق یک مدار دوباره به هم متصل شده و برق تولید کنند. در دستگاه‌های قبلی، این لایه که حفره‌های الکترونی را حمل می‌کند، عموما به طور متوالی با لایه بندی ایجاد می‌شد.

با این حال، برای پژوهش جدید، محققان در لایه آند، یک الکترود نقره را مستقیما روی لایه‌های فعال قرار داده و چسبندگی بهتری بین لایه‌ها ایجاد کردند. آنها از فرآیند بازپخت حرارتی استفاده کردند و صفحه را به مدت ۲۴ ساعت در معرض هوا در دمای ۸۵ درجه سانتیگراد قرار دادند. 

 «سیکسینگ شونگ» «Sixing Xiong» یکی از مجریان این پژوهش می‌گوید تشکیل این لایه چالش برانگیز بود، اما موفق شدیم آن را ایجاد کرده و توانستیم صفحه‌ای با ضخامت فقط ۳ میکرومتر بسازیم.

آنها برای آزمایش این صفحه ابتدا آن را به مدت چهار ساعت به طور کامل در آب غوطه ور کرده و دیدند هنوز ۸۹ درصد عملکرد اولیه خود را حفظ می‌کند. سپس یک صفحه را ۳۰۰ بار در زیر آب تحت کشش ۳۰ درصدی قرار دادند و دریافتند که حتی با این کار، ۹۶ درصد عملکرد خود را حفظ می‌کند. آنها به عنوان آخرین آزمایش، این صفحات را در ماشین لباسشویی انداخته و مشاهده کردند، صفحه از این مصیبت جان سالم به در برد، چیزی که قبلا هرگز به دست نیامده بود.

این پژوهشگران قصد دارند با نگاهی به آینده، پایداری این صفحات را در شرایط دیگر مانند قرار گرفتن در معرض هوا، نور شدید و فشار مکانیکی، بهبود بخشیده و سلول‌های خورشیدی آلی فوق نازک خود را بیشتر توسعه دهند تا بتوان از آنها برای دستگاه‌های پوشیدنی واقعا کاربردی استفاده کرد.

نتایج این تحقیقات در نشریه Nature Communications منتشر شده است.