インクジェットプリンターで作製する薄膜太陽光パネル

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(Thin-skinned solar panels printed with inkjet)

2020/8/26 サウジアラビア王国・アブドラ王立科学技術大学(KAUST)

・ KAUST が、有機薄膜太陽電池をインクジェットプリントで作製する技術を開発。
・ 屋内外で太陽光からエネルギーを捕獲する軽量の有機薄膜太陽電池として、医療用電子皮膚パッチ等の新しい電子デバイスの電源の実現が期待できる。多用途の超軽量プリンテッド太陽電池の新しい世代への足ががりになると考える。
・ ロボットスキン、飛行デバイスのセンサーや疾病を感知するバイオセンサーの開発が進んでいるが、共通する課題はエネルギー供給源。かさ張る電池や電力系統への接続に代わり、軽量の有機薄膜太陽電池が屋内外で太陽光からエネルギーを捕獲する。
・ 有機薄膜太陽電池は、一般的にスピンコーティングや熱蒸着による成膜で作製されるが、それらの方法ではスケーラビリティーや形状に制限がある。電極として使用する ITO(酸化インジウムスズ)は、脆くフレキシブル性に欠ける。
・ ITO の代わりに透過性でフレキシブルな導電性ポリマーの PEDOT:PSS(ポリ(3,4-エチレンジオキシチオフォン)ポリスチレンスルホン酸)を採用。この電極層で光を捕獲する有機 PV 材料を挟み、フレキシブルで防水性、生体適合性の保護コーティングのパリレンで封入した。
・ インクジェットプリンティングは、スケールアップが可能な低コストの製造手段であるが、機能性インクの開発が主要な課題であった。微小なノズルから超微細な液滴を吐出させるには、カートリッジとインク内の分子間力への対処が必要。また、インク乾燥工程が薄膜の品質を左右するため、プリント後に溶剤も重要な役割を担う。
・ インク組成を太陽電池の各層に最適化し、ガラス基板に太陽電池をプリントして性能を調査した結果、過去の 4.1%を上回るエネルギー変換効率(PCE)4.73%を確認。フレキシブルな超薄膜基板にプリントしたものでは 3.6%を達成した。
URL: https://discovery.kaust.edu.sa/en/article/1016/thin-skinned-solar-panels-printed-withinkjet

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