Исследователи из Института керамических технологий и систем Фраунгофера IKTS в настоящее время разрабатывают вместе с партнерами текстильные гибкие фотоэлементы. При этом в качестве подложки используется не стекло или кремний, а текстиль.
«Используя различные процессы нанесения покрытий, мы можем производить фотоэлементы непосредственно на техническом текстиле», — говорит Ларс Ребенклау, руководитель группы по системной интеграции из IKTS Фраунгофера.
Метод не так прост в использовании на практике. «Дело в том, что оборудование на текстильных предприятиях предназначено для производства тканей в ширину от пяти до шести метров и в длину в тысячи метров. Кроме того, ткань должна выдерживать температуру около 200 градусов по Цельсию во время нанесения покрыти», — добавляет Йонас Сандквист, руководитель группы по тонкопленочным технологиям института Фраунгофера IKTS. И еще необходимо соблюдать правила противопожарной защиты. В центре внимания исследовательского консорциума, в который также входят Институт электронных нанотехнологий Фраунгофера ENAS, Саксонский научно-исследовательский институт текстиля и др., а также компании Erfal, Pongs Technical Textiles, Paul Rauschert и Gilles Planen, находятся вопросы стабильности фотоэлементов на текстильной подложке, а также снижение производственных затрат.
Всем основным требованиям отвечают стекловолоконные ткани. По данным самих исследователей из IKTS, чтобы на ткань нанести фотоэлектрически эффективный базовый электрод и сводовый электрод, они прибегают к хитрости: сначала они наносят выравнивающий слой на текстиль, чтобы сгладить поверхность. Для этого они используют трансферную печать — стандартную методику в текстильной промышленности. Дальнейшие технологические этапы производства текстильных фотоэлементов также были разработаны таким образом, чтобы они могли быть реализованы на существующих производственных линиях текстильной промышленности. Электроды из электропроводящего полимера и фотоэлектрического активного слоя наносились бы обычным методом рулонной печати. Чтобы сделать фотоэлемент максимально прочным, исследователи дополнительно ламинировали защитный слой.
Ученые уже смогли показать, как работает этот метод на прототипе. При этом эффективность текстильных фотоэлементов можно еще увеличить. «Их эффективность в настоящее время составляет от 0,1 до 0,3%». В рамках последующего проекта исследователи уже приступили к работе над повышением эффективности до более 5%. Только начиная с такой эффективности текстильный фотоэлемент может быть рентабельным. Согласно данным исследователей из IKTS, этой цели они смогут достичь примерно через пять лет. К тому времени они планируют увеличить и срок службы своих текстильных фотоэлементов.
Ученые подчеркивают, что новые текстильные фотоэлементы не могут и не должны конкурировать с кремниевыми. Они предназначены скорее как дополнение. В качестве примеров возможного применения ученые приводят тенты грузовых автомобилей, которые, таким образом, могут автономно генерировать солнечную электроэнергию для систем охлаждения. Эта технология может также использоваться на фасадах зданий, при этом их можно не штукатурить, а покрывать тканью, вырабатывающей электроэнергию. Что касается стеклянных фасадов, то здесь текстильные фотоэлементы можно использовать для затенения, например, в качестве жалюзи, и при этом вырабатывать электроэнергию.
Источник: https://www.pv-magazine.de/2019/08/02/fraunhofer-ikts-will-textile-solarzellen-in-fuenf-jahren-zur-marktreife-bringen/