Gerçekten kendi güçlü giyilebilir cihazlar geliştirmek için yarış, son yıllarda, doğrudan kıyafet, tıbbi yamalar ve günlük aksesuarlarla hızla hızlandı. Bu fotovoltaik malzemeler artık katı cam panellerle sınırlı değildir; şimdi iyileştirilebilir, genişletilebilir ve hatta genişletilebilir, doğrudan kıyafetleri, tıbbi yamalar ve günlük aksesuarlara entegre etmek için yeni olasılıkları hızlandırabilir.

Esnek Güneş Hücreleri Nedir?

Esnek güneş hücreleri, plastik, metal folyo veya kumaş gibi substratlar üzerine inşa edilir, hatta bir kişinin derisine bağlı olarak, organik yarı iletkenlerin, plastik, metal folyo veya kumaş gibi diğer yeni malzemeler üzerinde inşa edilir.Bu mekanik uyumluluk, onları tuvaletlere dahil etmek için izin verir.

Bu hücreler genellikle sadece birkaç mikrometreyi kalınlığında ölçür, onları geleneksel panellerden daha hafif siparişler yapar. Örneğin, kare başına 10 gramdan daha az ağırlık alabilir, standart bir cam modülü için yaklaşık 15-20 kg ile karşılaştırılır. Bu ağırlık azaltımı her gram önemli olduğu giyilebilir uygulamalar için kritiktir.

Son Teknolojik Yenilikler

Esnek güneş hücrelerine yapılan araştırmalar, dünyadaki laboratuvarlarla verimlilik, dayanıklılık ve manufacturability ile ilgili yeni rekorlar elde etti. Aşağıdaki alt bölümler en umut verici ilerlemeleri detaylandırdı.

Perovskite-Based Solar Hücreleri

Perovskite malzemeleri olağanüstü ışık absorpsiyonları ve basit bir yapım nedeniyle odak noktası haline geldi. Esnek bir şekilde, perovskite güneş hücreleri, 20'nin üzerinde güç dönüşüm efficilere ulaştıktan sonra birçok katı meslektaşını ikna etmeye odaklandı.Bilim adamları, nefsve oksijenden korumak için, iki büyük bozulma faktörün% 90'ını korudu.

Başka bir yenilik, perovskite tabakasında kendini zehirleme polimerleri kullanmayı içerir. Tekrarlanan flexing sırasında mikroköksüz formlar otomatik olarak hasarları tamir edebilir, cihazın operasyonel ömrünü önemli ölçüde uzatabilir.Bu, ssömürülen güneş hücrelerinin ticari olarak benimsenmesi için en büyük engellerden birini çözer.

Organik Fotovoltaic Malzemeler

Karbon bazlı yarı iletkenlerden yapılan organik güneş hücreleri, yakın-yaralı spektrumda absorbe ederken görünür ışık için verimliliklerini güçlendirdi ve bu yarı-transbevey hücreleri, küçük-ortalama cihazlar için verimliliklerini engelledi. Araştırmacılar ayrıca yakındaki ışık için şeffaf olan organik polimerler geliştirdiler.

Cambridge Üniversitesi'nde ([FONT) ve her iki doğrudan güneş ışığı altında bir fitness pisti yapabilen bir kumaşa sahip bir organik güneş hücresi gösterebilen bir kumaşa sahip olan bir taşa ulaşıldı.

Nanomalzeme Geliştirilmiş

Örneğin, grafiken, karbon nanotüpler ve kuantum dotlar, taşıma, ışık absürt ve mekanik esneklik geliştirmek için kullanılıyor. Graphene elektrolar, örneğin, neredeyse atomik olarak inceken mükemmel bir iletkenlik sunar.Seksli bir virajta şeffaf iletken oksitler değiştirebilir ve esnek cihazlara eğilimlidir.

Bir başka yaklaşım, bakır veya çinko oksit'in ince absorbing katmanının içine karışması için nanoteller kullanır, bu nanoyapılı yüzeyler ayrıca toz ve ter yeniden şekillendirmek için hidrofobik yapılabilir, aktif ortamlarda kullanılan aşınmalar için pratik bir gerekliliktir.

Giyimlenebilirlerde Uygulamaları

Esnek güneş hücrelerinin aşınmasına entegrasyonu, laboratuvar protestolarının gerçek dünya prototiplerine ve erken ticari ürünlere daha ötesine taşındı. İşte en etkili uygulamalardan bazıları:

Akıllıwatches ve Fitness Bands

Birkaç şirket, ince filmli güneş hücreleri yüzleri veya gruplar izlemek için gömülür. Örneğin, Garmin'in Fenix 6X Pro Solar, batarya yaşamını açık koşullarda% 30'a kadar uzatan şeffaf bir toz bazlı güneş filmi kullanır.En son nesil, düşük ışıkta bile suçlamalarla dolu esnek, sarmalı bir güneş hücresi kullanır. Bu hücreler, normal kullanım sırasında görünmezdir, saatin estetikini koruyabilir.

Akıllı Giyim ve Tekstil

Fotovoltaik tekstiller belki de en hırslı uygulamadır. Mühendisler, ceketlere doğrudan dokunurlar, sırt çantalarına ve hatta ayakkabılara kadar pişirilirler. Fiberler ince bir bakır telinden bir fotoaktif perovskite tabakası ve şeffaf bir elektrot ile kaplıdır. Her fiber sadece birkaç yüz mikrometreye sahiptir, ancak bir kumaşa dokunur.

Pratik bir örnek, ortak dayanıklılık endişelerini ele alan "Solar ceketi"dir.(0)Kaiser Araştırma Grubu), esnek güneş panellerinin omuzlara dikilmesini sağlayan paneller su geçirmez ve makine-süre edilebilirdir.

Sağlık İzleme Patches

Tıbbi giyilebilirler esnek güneş hücreleri için doğal bir uygundur, çünkü genellikle şarj olmadan günler veya haftalar boyunca çalışır. Patch-type sensörler Sürekli glukoz izleme, kalp oranı veya ECG şimdi ince, esnek bir güneş hücresi dahil edebilir, en yüksek tabakalarında, yapılandırılabilir bir güneş hücresi, bu hücre, sensör ve verileri kablosuz olarak aktarabilir.

Bu yamalar küçük entegre süper kapasitede fazla enerji depolayabilir, uyku sırasında veya kıyafetlerle kaplandığında güç sağlayabilir. Tüm montaj 2 mm kalın ve vücut konsüllerine engel olmadan uygun.

Meydanlar ve Gelecek Yollar

etkileyici ilerlemeye rağmen, birkaç teknik ve ticari engel esnek güneş hücreleri giyilebilir hale gelmeden önce standart hale gelir.

Uzun Süreli Stability

Perovskites ve organik malzemeler oksijen ve nemza karşı çok hassastır.Encapsulation teknikleri gelişmişken, aynı zamanda tüketici beklentilerini tekrarlanandan, yıkamaktan ve ter maruz kalmadan mekanik stresle karşı karşıya kalır.Mevcut nesil organik hücreler genellikle 1000 saat açık kullanımdan sonra verimliliklerini kaybederler. Araştırmacılar bariyer filmlerini keşfederler.

Scalable Manufacturing

Roll-to-roll baskı, umut verici düşük maliyetli bir üretim yöntemidir, ancak verimler katı silikon hücrelerden daha düşük kalır. Esnek substratlarda tolerans daha zorlu ve büyük çaplı üretimde tutarlı performanslar, ancak yüksek hacimli modüller gibi şirketler hala optimize edilebilir.Oxford PV) ve [[Döneticileri ).Heliatek) pilot ölçekli üretimde stridesler yapmış, ancak yüksek çözünürlükte milyonlarca birim için daha yüksek maliyetlidir.

Güvenlik ve Konfor

Giyimlenebilirler için, güneş hücresi, cilt tahrişine, aşırı ısıtmaya veya rahatsızlıklara neden olmamalıdır. Ön bazlı perovskites toksisite endişelerini yükseltir, ancak öncül elektronik alternatifler (en- bazlı) kıyaslanabilir verimlilik ile geliştirilir. Ek olarak, tekstil entegrasyonu için nefes almaya devam etmelidir ve tüm elektronik bileşenler ter veya yağmurdan kısa devreleri önlemek için ayarlanmalıdır.

Future Yol

Önümüzdeki gibi, odak, tüm güneş spektrumu boyunca ışık üretebilecek çok fazla değişkenli hücrelerine değişecek, potansiyel olarak% 30'un üzerinde efficilere ulaşabilmek için başka bir heyecan verici yön, “hipbrid” hasatçıların vücut hareketinden ve ısıdan enerji yakalamak için esnek güneş hücrelerini bir araya getiren gelişimidir.

şeffaf ve yakın görüşlü güneş hücrelerindeki ilerlemeler, artırılmış gerçeklik bardaklarında, işitme yardımlarında ve akıllı mücevherlerde kullanımlarını sağlayacaktır. Nihai hedef, günlük eşyaların pasif, görünmez bir özelliği oluşturmaktır, böylece kullanıcı tekrar şarj etmeyi düşünmez.

Teknoloji olgunlaştığı gibi, malzeme bilim adamları, tekstil mühendisleri ve ürün tasarımcıları arasındaki işbirliği kritik olacaktır. Önümüzdeki on yıl muhtemelen esnek güneş hücreleri bugün olduğu gibi, cihazların daha uzun, daha küçük ve daha sürdürülebilir bir şekilde çalışabilmesine olanak tanıyacak şekilde yaygın hale gelecektir.