Vědci z Kalifornské univerzity v San Diegu (UCSD) vyvinuli nové lepidlo bez stříbra pro šindelové solární články. Nové lepidlo se zakládá na polymeru PEDOT:PSS a může údajně snížit spotřebu stříbra na přibližně 6,3 mg/W.
Skupina vědců z Kalifornské univerzity v San Diegu (UCSD) prokázala, že konjugované polymery, které jsou třídou elektronicky vodivých plastových materiálů, lze použít jako vnitřně vodivé lepidlo (ICA) pro šindelové solární články dohromady.
„Toto je nová aplikace pro jedinečnou třídu plastových materiálů, ze které jsme velmi nadšeni,“ řekl odpovídající autor výzkumu Alexander Chen. ,,Zatímco je tento výzkum stále v plenkách, jedním ze vzrušujících aspektů této práce je hluboká literatura a různorodá chemie. Tu lze integrovat do konjugovaných polymerů za účelem výroby nových typů vodivých propojení a lepidel.“
Konstrukce bez přípojnic u šindelových solárních panelů
Šindelové solární panely se vyznačují konstrukcí bez přípojnic, ve které pouze malá část článků není vystavena slunečnímu záření. Články se spojí elektricky vodivým lepidlem, aby vytvořily šindelovou šňůru s vysokou hustotou a výsledné proužky se spojí. Snížený počet přípojnic snižuje ztráty stíněním.
Šindelové články použité v experimentu se vyrobily pomocí buněčné technologie dodané kalifornským start-upem Sunpreme a intrinsicky vodivými lepidly (ICA). A to na bázi PEDOT:PSS polymeru. Výkon solárních článků konstruovaných pomocí ICA se porovnal s výkonem protějšků založených na elektricky vodivých lepidlech na bázi stříbra (ECA). A vědci zjistili, že první z nich vykazovaly „srovnatelné“ elektrické vlastnosti.
„Zatímco dnešní dominantní moduly na bázi přípojnic vyžadují kolem 15,8 mg/W stříbra, počítáme-li, že šindelové moduly s ICA mohou snížit spotřebu stříbra na přibližně 6,3 mg/W. Což urychlí naši pozici na křivce učení stříbra přibližně o dvě desetiletí. Tato zjištění naznačují, že návrh pí-konjugovaných materiálů pro ICA by mohl nabídnout realistickou strategii pro udržitelné zavádění levnějších, vysoce výkonných solárních modulů,“ uvádějí výzkumníci.
Dokonce i po odstranění stříbrného plniva výzkumníci dosáhli podobných faktorů plnění (FF) a celkové účinnosti přeměny energie pomocí šindelových propojení. „Použití vodivého polymeru jako ICA navíc otevírá nespočet příležitostí pro vyladění elektronických, mechanických a adhezivních vlastností pro navrhování elektronických propojení nové generace,“ dodali.
Vodivý polymer ICA – vodivé lepidlo
Jak výzkumníci uznali v prohlášení, musí se provést vylepšení, aby se výzkum dále aplikoval. Jsou však optimističtí, že to lze udělat.
„Ačkoli jsme zjistili, že adhezi je třeba zlepšit, abychom dosáhli adheze komerčních produktů, jsme optimističtí, že navrhování lépe konjugovaných polymerů pro aplikace jako skutečně vodivá lepidla lze dosáhnout relativně rychle,“ zdůraznil Chen. „Tato oblast výzkumu staví na neuvěřitelném bohatství znalostí o přizpůsobení elektrických vlastností vodivých polymerů a adhezivních vlastností tradičních polymerů, která již existují. Je zde velký syntetický prostor, který zde lze rychle prozkoumat.“
Výzkumníci uvedli, že spolupracovali se společností poskytující fotovoltaické inženýrské služby – D2Solar, Inc. – na integraci šindele proof-of-concept. „Těšíme se na spolupráci s výrobci fotovoltaických systémů na testování konceptu ve větším měřítku a v relevantních venkovních prostředích,“ dodali.
ICA se prezentovaly v článku „Bezstříbrná intrinsicky vodivá lepidla pro šindelové solární články“, publikovaném v Cell Reports Physical Science.
Zdroj: pv-magazine, Vapol