تطوير خلايا شمسية عالية الأداء وقابلة للتمدد بأعلى أداء في العالم
الحصول على بوليمر جديد كمواد أساسية لمختلف الأجهزة الإلكترونية التي تحتاج إلى أن تكون قابلة للطرق أكثر مرنة
مع النمو السريع لسوق الأجهزة الكهربائية القابلة للارتداء، حظيت الخلايا الشمسية القابلة للتمدد والتي يمكن أن تعمل تحت الضغط باهتمام كبير كمصدر للطاقة.
لبناء مثل هذه الخلايا الشمسية، من الضروري أن تظهر طبقتها الضوئية، التي تحول الضوء إلى كهرباء، أداءً كهربائيًا عاليًا مع امتلاك مرونة ميكانيكية، ومع ذلك، فإن تلبية هذين المتطلبين يمثل تحديًا، مما يجعل تطوير الخلايا الشمسية القابلة للتمدد أمرًا صعبًا.
في 26 ديسمبر، أعلن فريق بحث KAIST من قسم الهندسة الكيميائية والبيولوجية الجزيئية (CBE) بقيادة البروفيسور بومجون كيم عن تطوير مادة بوليمر موصلة جديدة حققت أداءً كهربائيًا عاليًا ومرونة مع تقديم أعلى أداء عضوي قابل للتمدد في العالم. الخلايا الشمسية.
نُشرت هذه الورقة البحثية، التي تحمل عنوان “البوليمرات المترافقة الصلبة والناعمة ذات الكتلة المشتركة، في تمكين الخلايا الشمسية العضوية القابلة للتمدد ذات الأداء العالي “، في مجلة جول في الأول من ديسمبر.
الخلايا الشمسية العضوية هي أجهزة تتكون طبقتها الضوئية، المسؤولة عن تحويل الضوء إلى كهرباء، من مواد عضوية، بالمقارنة مع الخلايا الشمسية الحالية القائمة على المواد غير العضوية، فهي أخف وزنا ومرونة، مما يجعلها قابلة للتطبيق بشكل كبير على الأجهزة الكهربائية القابلة للارتداء.
تعتبر الخلايا الشمسية كمصدر للطاقة ذات أهمية خاصة لبناء الأجهزة الكهربائية، ولكن الخلايا الشمسية عالية الكفاءة غالبا ما تفتقر إلى المرونة، وبالتالي فإن تطبيقها في الأجهزة القابلة للارتداء يقتصر على هذه النقطة.
تطبيقها على الأجهزة القابلة للارتداء
قام الفريق بقيادة البروفيسور كيم بربط بوليمر عالي التمدد مع بوليمر موصل للكهرباء يتمتع بخصائص كهربائية ممتازة من خلال الترابط الكيميائي، وطور بوليمر موصل جديد يتمتع بكل من التوصيل الكهربائي وقابلية التمدد الميكانيكية.
يلبي هذا البوليمر أعلى مستوى تم الإبلاغ عنه من كفاءة التحويل الكهروضوئي (19%) باستخدام الخلايا الشمسية العضوية، بينما يظهر أيضًا 10 أضعاف قابلية التمدد للأجهزة الموجودة.
وبذلك قام الفريق ببناء الخلية الشمسية القابلة للتمدد الأعلى أداءً في العالم، والتي يمكن تمديدها بنسبة تصل إلى 40% أثناء التشغيل، وأثبت إمكانية تطبيقها على الأجهزة القابلة للارتداء.
وقال البروفيسور كيم: “من خلال هذا البحث، لم نقم فقط بتطوير أفضل الخلايا الشمسية العضوية القابلة للتمدد في العالم، ولكن من المهم أيضًا أننا طورنا بوليمرًا جديدًا يمكن تطبيقه كمواد أساسية لمختلف الأجهزة الإلكترونية التي تحتاج إلى أن تكون قابلة للطرق و/أو مرنة”.
