Группа исследователей разработала новый метод производства ультратонких и легких солнечных элементов. В теории они могут превратить любую поверхность в источник энергии.

Для производства этих солнечных элементов используются наноматериалы в виде электронных чернил, пригодных для печати. Исследователи создавали их методом трафаретной печати слои электронных материалов на подготовленную съемную подложку толщиной 3 микрона. Затем от подложки отделялся печатный модуль толщиной около 15 мн.

Со столь тонкими автономными солнечными модулями сложно обращаться – они могут легко порваться. Чтобы решить эту проблему, команда Массачусетского технологического института искала легкую, гибкую и высокопрочную подложку.

Инженеры нашли идеальный материал – композитную ткань весом всего 13 г на квадратный метр, известную как Dyneema. Эта ткань изготовлена ​​из настолько прочных волокон, что их использовали в качестве канатов для подъема затонувшего круизного лайнера Costa Concordia со дна Средиземного моря.

Тестовое энергогенерирующее устройство, собранное учеными, может вырабатывать 730 Вт энергии на килограмм само по себе, и около 370 Вт на кг при нанесении на ткань Dyneema. Это примерно в 18 раз больше показателя на единицу массы у используемых сейчас солнечных элементов.

Даже после скручивания и раскручивания тканевой солнечной панели более 500 раз элементы по-прежнему сохраняют более 90% своих первоначальной выработки энергии.

Хотя новые солнечные элементы намного легче и гораздо более гибкие, чем традиционные элементы, они должны быть заключены в другой материал, чтобы защитить их от окружающей среды. Органический материал на основе углерода, используемый для изготовления элементов, может модифицироваться при взаимодействии с влагой и кислородом воздуха, что может ухудшить их работу.

Такие разработки могут обеспечивать энергией в качестве носимой энергетической ткани, их можно быстро разворачивать для оказания помощи в чрезвычайных ситуациях. Они в 100 раз легче обычных солнечных панелей, генерируют в 18 раз больше энергии на килограмм и изготавливаются из полупроводниковых чернил с использованием процессов печати, которые в будущем можно масштабировать на большие площади.

Солнечные элементы можно ламинировать на самые разные поверхности. Например, они могут быть интегрированы в паруса лодки для обеспечения питания в море, прикреплены к палаткам и брезентам или установлены на крыльях дронов для увеличения дальности их полета.