Paneles solares, flexibles y ultrafinos

Decal-como proceso de aplicación permite a los paneles solares delgados y flexibles para aplicar a prácticamente cualquier superficie, desde tarjetas de visita a los techos a las ventanas.

Por Glen Martin

A pesar de su promesa, las células solares se han frustrado los científicos en un aspecto crucial – la mayoría son rígidos.Deben desplegarse en paneles fijos rígidos y pesados ​​a menudo, lo que limita sus aplicaciones. Así, los investigadores han estado tratando de obtener la energía fotovoltaica para relajarse. El ideal: flexibles, calcomanía, como los paneles solares que se pueden pelar apagado como curitas y pegado a prácticamente cualquier superficie, desde documentos a cristales de las ventanas.

Ahora lo ideal es real. Los investigadores de Stanford han conseguido desarrollar la primera cáscara y el palo de película delgada de células solares. El avance se describe en un artículo en el número del 20 de diciembre de informes científicos .

Xiaolin Zheng
Profesor de Ingeniería Mecánica Zheng Xiaolin (Foto: John Todd)

A diferencia de las células solares de película fina, la cáscara y el palo de película delgada de células solares no requieren ningún tipo de fabricación directamente sobre el sustrato portador final. Este es un desarrollo mucho más dramático de lo que inicialmente parece. Todos los retos asociados con poner las células solares en materiales no convencionales se evitan con este nuevo proceso, ampliando enormemente las posibles aplicaciones de la tecnología solar.

Película delgada de células fotovoltaicas son tradicionalmente fijada en el silicio rígido y sustratos de vidrio, lo que limita mucho su uso, dice Chi Hwan Lee, autor principal del artículo y estudiante de doctorado en ingeniería mecánica. Y si bien el desarrollo de células solares de película delgada se comprometió a inyectar un poco de flexibilidad en la tecnología, explica Xiaolin Zheng, profesor asistente de ingeniería mecánica de Stanford y autor principal del artículo, los científicos encontraron que el uso de sustratos alternativos era problemático en extremo.


Pelar y cuadrados proceso calcomanía solar y como se aplica a un teléfono celular, una tarjeta de negocios y una ventana.

“No convencional o” universales “sustratos son difíciles de utilizar para la energía fotovoltaica, ya que suelen tener superficies irregulares y no se llevan bien con los tratamientos térmicos y químicos necesarios para producir células solares de hoy”, dijo Zheng. “Tenemos alrededor de estos problemas mediante el desarrollo de este proceso cáscara y el palo, que le da la flexibilidad de película delgada de células solares y el potencial de unión que nunca hemos visto antes, y también reduce el costo general y el peso.”

Utilizando el proceso, los investigadores adjunta células solares de película delgada de papel, plástico y vidrio de la ventana, entre otros materiales.

“Es importante que no pierda ninguna de la eficiencia de la célula original”, dice Zheng.

El nuevo proceso consiste en un único silicio, dióxido de silicio y metal “sándwich”. En primer lugar, una película de 300 nanómetros de níquel (Ni) se deposita sobre un dióxido de silicio / silicio (Si/SiO2) oblea. Las células solares de película delgada se deposita luego sobre la capa de níquel utilizando técnicas estándar de fabricación, y se cubre con una capa de polímero protector. Una cinta de liberación térmica se une entonces a la parte superior de las células solares de película fina para aumentar su transferencia fuera de la oblea de producción y sobre un sustrato nuevo.

La célula solar está ahora listo para la cáscara de la oblea. Para eliminarlo, la oblea se sumerge en agua a temperatura ambiente y el borde de la cinta de liberación térmica se despega ligeramente, permitiendo que el agua se filtre en y penetrar entre el níquel y el interfaz de dióxido de silicio.

La célula solar está así liberada del sustrato duro pero todavía unido a la cinta de liberación térmica. Zheng y calor equipo de la cinta y la célula solar a 90 ° C durante varios segundos, y la célula se puede entonces aplicar a prácticamente cualquier superficie usando cinta de doble cara u otro adhesivo. Finalmente, la cinta de liberación térmica se retira, dejando sólo la célula solar unido al sustrato elegido.

Las pruebas han demostrado que el proceso de despegar y de palo fiable sale de las células solares de película fina totalmente intacto y funcional, Zheng dice. “Tampoco hay residuos. La oblea (Si) es típicamente sin daños y limpia después de la eliminación de las células solares, y se puede reutilizar. “

Mientras que otros han tenido éxito en la fabricación de células solares de película delgada sobre sustratos flexibles antes, esos esfuerzos han requerido modificaciones de los procesos existentes o materiales, notas de Lee. “La principal contribución de nuestro trabajo es que lo hemos hecho sin modificar los procesos existentes de instalaciones o materiales, haciéndolos viables comercialmente. Y hemos demostrado nuestro proceso en una gama más amplia de sustratos que nunca antes “, dice Lee.

“Ahora se puede poner en los cascos, teléfonos celulares, las ventanas convexas, dispositivos electrónicos portátiles, techos curvos, ropa – prácticamente cualquier cosa”, dice Zheng.


La candidata al doctorado Chi Hwan Lee.

Además, la tecnología de despegar y de palo no está necesariamente restringida a las células solares de película delgada, dijo Zheng. Los investigadores creen que el proceso también se puede aplicar a la electrónica de película delgada, incluyendo circuitos impresos, ultra delgadas transistores y las LCD.

“Obviamente, una gran cantidad de nuevos productos – de” inteligente “ropa para sistemas aeroespaciales nuevos – puede ser posible mediante la combinación de película delgada de la electrónica y de película delgada de células solares”, señala Zheng.”Y para el caso, es posible que sólo al principio de esta tecnología. Las cualidades de despegar y de palillo que estamos investigando probablemente no se limitan a Ni/SiO2. Es probable que muchas interfaces de otros materiales demostrar cualidades similares, y pueden tener ciertas ventajas para aplicaciones específicas. Tenemos mucho por investigar “.

Los autores de los informes científicos papel – “Peel-and-Stick: La fabricación de células solares de película fina sobre sustratos universales” – son Chi Hwan Lee, In Sun Cho y Zheng Xiaolin del Departamento de Stanford de Ingeniería Mecánica, Dong Rip Kim, de la Universidad de Hanyang en Seúl, Corea, y Nemeth y William Wang Qi, del Laboratorio Nacional de Energía Renovable en Denver, Colorado.

Glen Martin es un escritor independiente que trabaja para la Escuela Universitaria de Ingeniería de Stanford.

Fuente:http://engineering.stanford.edu/news/peel-stick-solar-panels-stanford-engineering

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