اخیراً گروهی از محققان آلمانی توانسته‌اند پیل‌های خورشیدی متشکل از پلیمر/فولرین را با استفاده از یک راهکار ساده روی بسترهای کاغذی رسوب دهند. در این پیل‌های خورشیدی جدید از اکسید ایندیوم-قلع استفاده نشده و نیازی به خلأ برای انجام فرایند تولید وجود ندارد.
تولید انبوه پیل‌های خورشیدی کاغذی
با وجودی که هزینه‌های تحقیقاتی زیادی به پیل‌های فتوولتائیک اختصاص داده
شده است، هنوز سهم انرژی خورشیدی از بازار کل انرژی بسیار ناچیز است. مشکل
اصلی در این زمینه هزینه بالای پیل‌های خورشیدی سیلیکونی است که در حال
حاضر اصلی‌ترین پیل‌های خورشیدی تجاری محسوب می‌شوند. مرجع فعلی مورد
استفاده در زمینه پیل‌های خورشیدی، پیل‌های خورشیدی سیلیکونی بزرگ و انعطاف‌ناپذیر
با بهره تبدیل انرژی بالای ۱۰ درصد و طول عمر ۲۵ سال است؛ با این حال می‌توان
پیل‌های ارزان‌تر با بهره تبدیل ۳ تا ۷ درصد (شبیه برگ گیاهان) و طول عمر
کمتر از ۱ سال تولید کرد.
پیل‌های فتوولتائیک آلی قابلیت کاهش هزینه پیل‌های خورشیدی را دارند.
همچنین اگر در این پیل‌ها از مواد مناسبی استفاده شده باشد، به‌راحتی می‌توان
آنها را پس از استفاده دور ریخت. یکی از بهترین پیل‌های فتوولتائیک آلی،
پیل‌های متشکل از پلیمر-فولرین است که اولین بار در سال ۱۹۹۲ تولید شد.
از آن زمان تاکنون کارهای زیادی برای افزایش کارایی و پایداری این پیل‌ها
صورت گرفته است، اما هیچ کار مهمی روی کاهش هزینه مواد و ساده‌تر کردن
فرایند تولید گزارش نشده است. اکسید ایندیوم-قلع که یک ماده گران است،
همچنان جزء مهمی از پیل‌های فتوولتائیک آلی محسوب می‌شود. نشاندن این ماده
روی بسترهای انعطاف‌پذیر نیز یک فرایند گران است که در خلأ صورت می‌گیرد.
اخیراً گروهی از محققان دانشگاه فناوری Chemnitz در آلمان توانسته‌اند پیل‌های
خورشیدی متشکل از پلیمر/فولرین را با استفاده از یک راهکار ساده روی
بسترهای کاغذی رسوب دهند. در این پیل‌های خورشیدی جدید از اکسید
ایندیوم-قلع استفاده نشده و نیازی به خلأ برای انجام فرایند تولید وجود
ندارد.
این پژوهشگران از یک فرایند چاپ رولی سه‌مرحله‌ای در شرایط عادی برای چاپ کل پیل
خورشیدی استفاده کرده‌اند. در این پیل از یک فیلم روی اکسید شده به‌صورت طبیعی که
روی کاغذ چاپ شده است، به‌عنوان کاتد استفاده می‌شود. لایه فتوولتائیک متشکل از
پلیمر/فولرین با استفاده از چاپ گراور روی سطح نشانده می‌شود. پلی (۴،۳- اتیلن‌دیوکسی
تیوفن) پلی (استایرن سولفونات) (PEDOT:PSS) که توسط چاپ فلکسوگرافی روی سطح رسوب
داده می‌شود، به‌عنوان آند شفاف عمل می‌کند.
با استفاده از این روش امکان الگودهی آزاد هر سه لایه عملکردی توسط چاپ گراور و
فلکسوگرافی به‌وجود می‌آید. مزیت الگودهی آزاد این سه لایه حذف فرایندهای اضافی
مورد نیاز برای اتصال پیل‌های خورشیدی به مدول خورشیدی است.
با وجود ناهمواری سطحی بالای کاغذ، بهره تبدیل انرژی این پیل‌های خورشیدی تحت تابشی
به‌شدت ۶۰ میلی‌وات بر سانتی‌متر مربع حدود ۳/۱ درصد بود. همچنین اختلاف پتانسیل
مدار باز این پیل و چگالی جریان حالت اتصال کوتاه آن به ترتیب ۵۹/۰ ولت و ۶/۳ میلی‌آمپر
بر سانتی‌متر مربع بود. این کار یکی از اولین گام‌های مهم در زمینه «انرژی کاغذی»
به‌شمار می‌رود.
جزئیات این کار در مجله Advanced Energy Materials منتشر شده است.
