Francouzsko-španělský výzkumný tým vyvinul organické fotovoltaické moduly zabudované do plastových dílů prostřednictvím vysoce výkonného vstřikování. Výzkumníci vstříkli do modulů termoplastický polyuretan a zjistili, že zvyšuje jejich mechanickou stabilitu při zachování vysoké flexibility.
Evropští vědci tvrdí, že úspěšně prokázali zabudování organických fotovoltaických modulů (OPV) do konstrukčních plastových dílů prostřednictvím průmyslového vstřikování ve velkém měřítku (IM).
IM je výrobní technika pro výrobu dílů vstřikováním roztaveného materiálu do formy a má podle výzkumné skupiny schopnost umožnit vývoj in-mold plastových solárních článků se zlepšeným výkonem a stabilitou.
,,Vzhledem k jejich velmi tenkému uspořádání mohou být flexibilní solární články citlivé na mechanickou abrazivitu, a proto mohou vyžadovat další ochranné a integrační strategie,“ vysvětlila výzkumná skupina. „Vložení organického tištěného solárního modulu do plastového dílu zjednodušuje integrační problémy. A zároveň poskytuje další mechanickou ochranu, přizpůsobivost tvaru a efektivní kontakty pro připojení.“
Výzkumníci nejprve vytvořili moduly pro tisk z role na roli pomocí fotoaktivní směsi známé jako P3HT:O-IDTBR. Tato směs byla vybrána kvůli její morfologické a tepelné stabilitě, které jsou relevantní pro pozdější proces vstřikování.
IM výrobní technika
„Vývoj produktů OPV vyžaduje fotovoltaické materiály s vysokou morfologickou stabilitou při tepelném namáhání, jako je směs P3HT:O-IDTBR,“ zdůrazňují akademici. ,,V tomto ohledu jsou naléhavě potřebné materiály s vyšší výkonností a takovou stabilitou.“
Vědci vložili moduly vodorovně do vstřikovací formy termoplastického polyuretanu na bázi polyetherového kopolymeru. Tento materiál se vybral pro svou nízkou procesní teplotu, širokou kompatibilitu se substrátem a flexibilitu. Injekce se provedla pomocí vložky do dutiny 120 mm × 120 mm × 2 mm při rychlosti 90 mm -1s.
„Z výběru 64 tištěných modulů typu roll-to-roll bylo 32 z nich vstřikováno a dalších 32 modulů bylo ponecháno jako reference,“ vysvětlili vědci. „V průměru si moduly IM-OPV zachovaly 98,1 původního výkonu. Pouze 2 vzorky selhaly a 28 vzorků si zachovalo více než 90 % původního výkonu. Což nastavuje výtěžnost procesu IM blízko 90 %.
Nové možnosti pro organickou fotovoltaiku
Pokud jde o mechanickou a provozní stabilitu, vědci zjistili u vzorků IM-OPV průměrně více než 35 % nárůst bodu maximálního napětí. K prvnímu lomu na řídících zařízeních došlo při 10–30 % deformace. Přičemž tato hodnota vyskočila až na 70–150 % na modulech IM-OPV. Kromě toho se po 50 000 cyklech ve formovaných modulech zjistilo zachování účinnosti přeměny energie více než 90 %.
„Tato práce představuje první demonstraci vstřikovacích plastových solárních článků ve formě a otevírá nové možnosti pro organickou fotovoltaiku. Ta umožňuje specifické aplikace, které vyžadují současné vysoké optoelektronické a strukturální výkony,“ uvedli vědci. ,,Věříme, že budoucí zaměření na organické vstřikované plastové materiály by mohlo dále rozšířit výhody nejen organické fotovoltaiky ve formě, pokud jde o strukturální stabilitu a stabilitu zařízení. Ale mohou dokonce poskytnout další optické funkce.“
Jejich zjištění se představila v článku „Injection Molding Plastic Solar Cells“, publikovaném v Advanced Science. Výzkumníci pocházejí z Technologického centra Eurecat v Katalánsku, Univerzity Pardubice a Centra organické chemie v České republice. Dále od francouzského výrobce nanokovů GenesInk a španělského poskytovatele vstřikovacích forem Aitiip.
Zdroj: pv-magazine, Vapol
