Elastyczne ogniwa słoneczne, potrafiące efektywnie zamieniać światło słoneczne w energię elektryczną, to jeden z przykładów technologii jutra, których niezbędnym elementem są przezroczyste warstwy przewodzące: transparentne dla światła i jednocześnie doskonale przewodzące prąd elektryczny. Czy możliwe jest dziś ich zbudowanie?
Nie widać tego na pierwszy rzut oka, ale każdy panel fotowoltaiczny składa się z wielu różnych warstw, które ułożone są kolejno na sobie jak w kanapce. Każda z tych warstw pełni inną funkcję. Warstwa, która ma stanowić transparentną elektrodę, powinna być jak najbardziej przezroczysta i jak najlepiej przewodzić prąd elektryczny. Obecnie w cienkowarstwowych panelach słonecznych ta warstwa ma całkiem niezłą transparentność i całkiem niezłe przewodnictwo, jednak z uwagi na ogromną presję zwiększenia wydajności ogniw słonecznych przy jednoczesnym obniżeniu ich kosztów produkcji, „całkiem” niezłe własności elektrooptyczne dzisiejszych transparentnych elektrod nie są wystarczające. Polscy naukowcy z XTPL odkryli jednak sposób na to, aby „całkiem” zamieniło się w „bardzo dobrze”.
Ta przemiana może się dokonać dzięki zastosowaniu drukowanych ultracienkich linii przewodzących prąd elektryczny. Na pomysł ich opracowania wpadło dwóch młodych polskich naukowców, którzy po latach doświadczeń i pracy w międzynarodowych placówkach naukowych postanowili przekuć swoją wiedzę i idee w sukces biznesowy. Spółka XTPL powstała w 2015 roku i zajmuje się rozwijaniem nowej technologii druku ultracienkich linii przewodzących prąd elektryczny, które będą mogły znaleźć zastosowanie jako transparentne optycznie i przewodzące elektrycznie warstwy (ang. transparent conductive films – TCF). Po utworzeniu spółki i pierwszych miesiącach wstępnych prac laboratoryjnych udało się osiągnąć wstępnie bardzo obiecujące wyniki oraz przeprowadzić procedurę zgłoszenia patentowego chroniącego wynalazek.
Głównym atutem rozwijanej przez XTPL technologii jest możliwość wytworzenia ultraprecyzyjnych struktur metodą, która jest skalowalna i może być tania. Mówimy tu o technologii drukowania, a nie o złożonych i wieloetapowych procesach takich jak fotolitografia, znana z procesu wytwarzania urządzeń półprzewodnikowych (np. mikroprocesory lub układy pamięci komputerowej). Mówiąc obrazowo, docelowo naukowcy nadrukowywać będą na folię lub szkło siateczkę bardzo cienkich drucików, z których każdy jest stukrotnie węższy od ludzkiego włosa i przewodzi prąd. Przy tej szerokości linii metalicznej (poniżej 1 mikrometra) światło przestaje się od nich odbijać, stają się zatem transparentne. Jednocześnie z uwagi na własności wykorzystanego metalu świetnie przewodzą prąd. Materiał – szkło lub folia – na który nadrukowywana jest tego typu siatka, pozostaje zatem przezroczysty i zyskuje własność przewodzenia prądu elektrycznego.
Przezroczyste przewodniki, o których mowa, mogą już za kilka lat stać się elementami cienkowarstwowych ogniw słonecznych. Dzięki zastosowaniu technologii XTPL ogniwa te mogą być bardziej wydajne, tańsze i wytwarzane na elastycznych podłożach.
Artykuł opisujący szczegółowo nową technologię ukazał się w nr. 4.2016 kwartalnika Magazyn Fotowoltaika.
