Painéis solares impressos poderiam gerar energia a partir da infraestrutura existente

Universidade de Swansea

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Com o mundo a correr para mudar para fontes de energia renováveis, os investimentos em energia solar estão a acelerar. Embora a tecnologia já esteja disponível comercialmente há algumas décadas, o ritmo da sua adoção é muitas vezes retardado por restrições como o custo ou a falta de disponibilidade de terreno para grandes parques solares.

As células baseadas em perovskita são a mais nova adição à energia fotovoltaica e sua chegada ajudou os pesquisadores a melhorar muito a conversão de energia das células solares.

Pesquisadores do Centro de Engenharia de Produto Sustentável para Revestimentos Industriais Funcionais Inovadores (SPECIFIC), um Centro de Inovação e Conhecimento do Reino Unido na Universidade de Swansea, deram um passo adiante nas células solares baseadas em perovskita, tornando-as compatíveis com o processo de fabricação rolo a rolo usado na fabricação de células solares impressas.

Espera-se que este avanço reduza ainda mais o custo de fabricação de painéis solares baseados em perovskita, melhorando assim a sua adoção.

A Interesting Engineering conversou com David Beynon, Diretor Sênior de Pesquisa da SPECIFIC. Beynon nos acompanhou através do processo de produção convencional de células solares baseadas em perovskita e explicou como esse processo poderia ser substituído por algo mais propício à impressão rolo a rolo para produção em larga escala.

ResearchGate

A entrevista foi ligeiramente editada para maior clareza.

Engenharia interessante: Por que as células solares imprimíveis são importantes – que vantagens elas oferecem em relação às células solares normais?

David Beynon: Há uma necessidade de energia renovável com baixo teor de carbono à medida que nos afastamos dos combustíveis fósseis e, portanto, a procura pela geração de energia solar está a crescer. A energia fotovoltaica de silício é uma tecnologia estabelecida com instalação aumentando globalmente; no entanto, esses painéis solares consomem muita energia para serem fabricados, são rígidos e suscetíveis a danos, principalmente durante o transporte.

Há potencial para as células solares de perovskita aumentarem a eficiência do silício fotovoltaico existente por meio da fabricação de células tandem de silício-perovskita. Este é o foco de empresas como a Oxford PV. Nossa pesquisa em impressão rolo a rolo de células solares flexíveis de perovskita, entretanto, tem a vantagem de fabricar alto volume e baixo custo em substratos plásticos flexíveis e robustos que são fáceis de transportar e implantar.

O que é tinta para eletrodo de carbono e como ela é feita?

Nas células solares de perovskita, normalmente as camadas semicondutoras e de perovskita fotoativa são depositadas e, em seguida, um eletrodo de metal evaporado é colocado para completar a célula fotovoltaica.

A evaporação do eletrodo, normalmente um metal precioso como o ouro, ocorre em uma câmara de vácuo onde o metal é aquecido até evaporar, passando por uma máscara para condensar na amostra. Este é um processo dispendioso e de alto custo que não é compatível com a impressão rolo a rolo de alta velocidade.

A tinta do eletrodo de carbono substitui esse processo, permitindo a impressão rolo a rolo da pilha completa do dispositivo de perovskita, de modo que o filme plástico possa ser alimentado na impressora e as células solares completas saiam no final.

A tinta de carbono é formulada especificamente para compatibilidade com o material perovskita e o processo de revestimento da matriz de fenda, combinando partículas condutoras de carbono, aglutinante de polímero e solvente.

A combinação de polímero e solvente é cuidadosamente controlada para que a tinta possa fluir através da cabeça de revestimento para produzir eletrodos contínuos que são formados quando o solvente evapora deixando o carbono condutor unido pelo ligante de polímero.

Universidade de Swansea

Qual é a taxa de produção que você alcançou no laboratório? Como ele se compara aos métodos de produção convencionais?

Operamos em produção rolo a rolo em escala piloto, com processamento padronizado a uma taxa de 1 m/min, embora tenhamos a capacidade de aumentar a produtividade, isso proporciona a produção de 18.000 cm2 em 20 minutos, em comparação com o método típico de revestimento por centrifugação, onde 156 cm2 podem ser produzidos. revestido no mesmo período.