4 ژانویه 2024-سلول های خورشیدی قابل کشش-© shutterstock/nevodka
با رشد سریع بازار دستگاه‌های الکتریکی پوشیدنی، سلول‌های خورشیدی قابل کشش که می‌توانند تحت فشار عمل کنند، به‌عنوان منبع انرژی مورد توجه قابل توجهی قرار گرفته‌اند.
برای ساخت این سلول‌های خورشیدی، لازم است که لایه فوتواکتیو آنها که نور را به الکتریسیته تبدیل می‌کند، عملکرد الکتریکی بالایی داشته باشد در حالی که خاصیت ارتجاعی مکانیکی دارد. با این حال، ارضای هر دوی این دو الزام چالش برانگیز است و توسعه سلول های خورشیدی قابل کشش را دشوار می کند.
اکنون، یک تیم تحقیقاتی KAIST از دپارتمان مهندسی شیمی و بیومولکولی (CBE) به رهبری پروفسور Bumjoon Kim از توسعه یک ماده پلیمری رسانا جدید خبر داده است.این ماده همزمان با معرفی سلول‌های خورشیدی آلی قابل کشش جهان با بالاترین عملکرد، به عملکرد الکتریکی و کشش بالایی دست یافت.
این تحقیق با عنوان «پلیمرهای مزدوج کوپلیمر شده با بلوک نرم، سلول‌های خورشیدی آلی با قابلیت کشش ذاتی را قادر می‌سازد» در Joule منتشر شده است.
استفاده از سلول های خورشیدی با کارایی بالا در دستگاه های پوشیدنی
سلول های خورشیدی آلی دستگاه هایی هستند که لایه فوتواکتیو آنها که وظیفه تبدیل نور به الکتریسیته را بر عهده دارد، از مواد آلی تشکیل شده است.در مقایسه با سلول‌های خورشیدی مبتنی بر مواد غیر ارگانیک موجود، آنها سبک‌تر و انعطاف‌پذیرتر هستند و برای دستگاه‌های الکتریکی پوشیدنی بسیار قابل استفاده هستند.
سلول‌های خورشیدی به‌عنوان منبع انرژی به‌ویژه برای ساخت دستگاه‌های الکتریکی مهم هستند، اما سلول‌های خورشیدی با راندمان بالا اغلب فاقد انعطاف‌پذیری هستند و بنابراین کاربرد آنها در دستگاه‌های پوشیدنی به این نقطه محدود شده است.
سلول های خورشیدی قابل کشش می تواند راه را برای استفاده در برق هموار کند.
این تیم یک پلیمر بسیار کشش پذیر را با یک پلیمر رسانای الکتریکی با خواص الکتریکی عالی از طریق پیوند شیمیایی ترکیب کردند و یک پلیمر رسانای جدید با رسانایی الکتریکی و کشش مکانیکی توسعه دادند.
این پلیمر بالاترین سطح گزارش شده از راندمان تبدیل فتوولتائیک (19٪) را با استفاده از سلول های خورشیدی ارگانیک برآورده می کند و همچنین قابلیت کشش ده برابر دستگاه های موجود را نشان می دهد.
سلول های خورشیدی قابل کشش
شکل 1: ساختار شیمیایی پلیمر رسانای جدید توسعه یافته و عملکرد سلول های خورشیدی آلی قابل کشش با استفاده از مواد
بنابراین، این تیم در ساخت سلول‌های خورشیدی قابل کشش با بالاترین عملکرد در جهان که می‌تواند تا 40 درصد در حین کار کشیده شود موفق بود و کاربرد آن را برای دستگاه‌های پوشیدنی نشان داد.
پروفسور کیم توضیح داد: «از طریق این تحقیق، ما نه تنها بهترین سلول خورشیدی آلی کشش پذیر جهان را توسعه دادیم، بلکه مهم است که پلیمر جدیدی را توسعه دادیم که می تواند به عنوان ماده پایه برای دستگاه های الکترونیکی مختلف ،الاستیک قابل استفاده باشد..”
