Три грамма органического активного материала достаточно для производства органических фотоэлементов площадью десять квадратных метров

органические фотоэлементыУченые уже давно исследуют возможности производства тончайших органических фотоэлементов с помощью рулонной печати. У таких органических фотоэлементов пока еще эффективность ниже, чем у традиционных кремниевых, но зато они могут быть гибкими и прозрачными.

В результате их можно интегрировать, например, в фасады зданий не только для выработки электроэнергии, но и с декоративными целями. Разработка эффективной методики производственного органических фотоэлементов должна подтолкнуть промышленность к их массовому производству.

Толщина отдельных слоев органических фотоэлементов составляет всего несколько нанометров. Нанесение покрытий на гибкую подложку большой площадью означает, что материала потребуется меньше, что ведет к экономии сырья и производственных затрат. Рулонная печать позволяет наращивать производство в промышленных масштабах. По сравнению с классическими кремниевыми фотоэлементами производственные затраты здесь значительно ниже, поскольку исключаются энергоемкие и дорогостоящие технологические этапы.

С осени 2019 года над этим работают ученые в рамках проекта Effilayers. Основной целью предыдущих проектов Flexlas и Photonflex была разработка отдельных этапов сложного процесса рулонной печати для органических фотоэлементов. В рамках нового проекта планируется перейти на абсолютно новый производственный процесс, используя при этом инновационные технологии анализа и обработки материалов. Отдельные этапы технологического процесса контролируются датчиками высокого разрешения, которые управляют процессом.

«Задача исследователей состоит в замене дорогостоящих и энергоемких процессов ионно-плазменного нанесения тонких пленок влажно-химическими процессами напыления», — объясняет Людвиг Понгратц из Института лазерных технологий Фраунгофера (ILT) в Аахене.

 Функциональные слои наносятся друг на друга с помощью влажных химических растворов с использованием нагреваемых щелевых форсунок. Слои толщиной от 10 до 250 нанометров обрабатываются различными лазерными источниками в диапазоне коротких и ультракоротких импульсов. В продолжении процесса для разделения отдельных фотоэлементов и удаления слоев по краям используются лазерная сушка и лазерное удаление тонких слоев.

Затем фотоэлементы герметизируются барьерной пленкой, чтобы защитить их от воздействия окружающей среды. «Для органических фотоэлементов площадью десять квадратных метров нам нужно всего три грамма органического активного материала», — говорит Людвиг Понгратц.

Здесь играет важную роль лазер ультракоротких импульсов, который работает в фемтосекундах. Длина фемтосекунды составляет 0,000000000000001 секунды (15 знаков после запятой). За это короткое время лазерный луч проходит всего 0,3 микрометра, примерно одну сотую часть диаметра человеческого волоса.

Лазер разделяет отдельные слои так, что отдельные фотоэлементы последовательно соединяются друг с другом. «Мы ведем одновременно одиннадцать лазерных лучей, пока движется рулон», — объясняет Понгратц. «Лазерные лучи целенаправленно разделяют слои таким образом, чтобы в итоге на одном рулоне было создано двенадцать последовательно соединенных фотоэлементов».

Задача состоит в том, чтобы выборочно удалять отдельные слои толщиной в нанометры, не повреждая слои под ними и не вызывая коротких замыканий.

Источник: https://www.photovoltaik.eu/Archiv/Meldungsarchiv/article-897279-110949/organische-pv-drei-gramm-reichen-fuer-zehn-quadratmeter-.html

Контакты

ул. Малая Морская, 108, офис 414, Торговый Центр "КИТ", г.Николаев, Украина
+38 (067) 512 33 83
info@sunnik.com.ua
sunnik
sunnik