Nya material som utvecklat vid MIT gör det möjligt att producera fotovoltaiska solceller på vanligt papper, men även på plast eller tyger, i en process som nästan är lika enkel som att skriva ut ett dokument.
MIT visar upp en flexibel och vikbar matris av solceller. Foto: Patrick Gillooly
Enligt forskare vid Massachusetts Institute of Technology (MIT) ser pappersarket ut som vilket dokument som helst som just spottats ut en kontorsskrivare, med en matris färgade rektanglar skrivna över större delen av ytan. Nästan lika billigt och enkelt som att skriva ut ett foto på en bläckstråleskrivare, har en fotovoltaisk (PV) solcell skapats på ett tunt ark, som bildas av att speciella "bläck" avsätts på pappret genom en förångningsprocess. Det är också möjligt att vika ihop solcellen och lägga den i fickan för att sedan vika upp den för att producera el igen.
Tekniken skiljer sig från de system som använts fram tills nu för att skapa de flesta solceller. Dessa kräver att substratet utsätts för potentiellt skadliga förhållanden, antingen i form av vätskor eller höga temperaturer. MIT:s nya process använder ångor, inte vätskor, och temperaturer under 120° C. Dessa "mjukare" villkor gör det möjligt att använda vanligt obehandlat papper, tyg eller plast som substrat.
Det är dock mer komplext att skapa en solcell än göra en utskrift. För att skapa en matris av solceller på papperet deponeras fem olika lager av material i successiva steg, och med hjälp av en mask (också gjord av papper) bilda mönster av celler på ytan. Och processen måste utföras i en vakuumkammare.
Den grundläggande processen är i princip densamma som den som används för att tillverka det silverfärgade fodret i en påse potatischips; en process med förångningsdeposition som kan utföras billigt i en stor kommersiell skala.
De elastiska solcellerna fungerar även när de vikts ihop till en pappersflygplan. I sin dokumentation beskriver forskarna vid MIT också hur en solcell kan tryckas på ett ark av PET (en tunnare version av det material som används för läskflaskor) som sedan kan vikas ihop och vecklas ut 1 000 gånger utan att någon betydande förlust av prestanda noterats. Däremot slutade en kommersiellt producerad solcell på samma material att fungera efter bara en vikning.
– Vi har ingående påvisat robustheten med den här tekniken,. På grund av den låga vikten för pappers- eller plastsubstrat, jämfört med traditionellt glassubstrat eller annat material, tror vi dessutom att vi kan tillverka skalbara solceller som kan nå rekordhöga ”watt per kilo”-prestanda. Ett antal tekniska applikationer öppnas upp för solceller med sådana prestanda, till exempel till avlägsna platser i utvecklingsländerna, där vikt gör en stor skillnad i hur många celler som kan levereras i en given last, säger Vladimir Bulović professor of Electrical Engineering vid MIT.
Resultaten publicerades i Advanced Materials den 8 juli 2011.
