ترکیب ابریشم و نانوسیم نقره برای ساخت پیل‌خورشیدی انعطاف‌پذیر

محققان چینی با استفاده از ابریشم و نانوسیم‌های نقره موفق به ساخت الیافی شدند که می‌تواند انرژی خورشیدی را به الکتریسیته تبدیل کند. از این الیاف که نقش پیل خورشیدی را ایفا می‌کند می‌توان برای ساخت منسوجات الکترونیکی استفاده کرد.

منسوجات الکترونیکی پوشیدنی موضوع بسیار جذابی است که در آن قطعات و اجزاء الکترونیکی درون الیاف انعطاف‌پذیر قرار داده می‌شود. حالت ایده‌آل برای این منسوجات آن است که بتوانند انرژی خود را نیز تأمین کنند که در این حالت باید پیل‌های خورشیدی را روی این منسوجات قرار داد.
رایج‌ترین زیرلایه برای تولید پیل‌های خورشیدی انعطاف‌پذیر، پلیمرهایی نظیر فنیل ترافتالات (PET) و پلی‌اتیلن نفتالات (PEN) هستند. اما از آنجایی که منسوجات معمولاً با پوست تماس مستقیم دارند باید از مواد غیرسمی و زیست‌سازگار استفاده کرد که موجب تحریک پوست نشوند. ابریشم یکی از گزینه‌های مناسب برای این کار است.
بوکوان سون، از محققان دانشگاه سوخو در چین، می‌گوید: « ابریشم طبیعی گزینه مناسبی برای این کار است چرا که زیست‌سازگار، زیست‌تخریب‌پذیر و غیر سمی است و علاوه بر خواص مکانیکی و نوری خوبی که دارد و در پوست ایجاد خارش نمی‌کند.»
تیم تحقیقاتی سون با همکاری محققانی از آزمایشگاه ملی مدرن سیلک اقدام به ترکیب رشته‌های ابریشم با نانوسیم‌های نقره کرده‌اند.
سون می‌گوید: «زیرلایه انعطاف‌پذیری که ما تولید کردیم، می‌تواند ۸۰ درصد از نور مرئی را از خود عبور داده و رسانایی الکتریکی در حد ۱۱ Ω/sq داشته باشد. این ویژگی‌ها بسیار بهتر از زیرلایه‌های تجاری موجود در بازار نظیر PET و PEN دارای پوشش اکسید قلع ایندیم است. میزان تبدیل انرژی در ابریشم ۶٫۶ درصد است.»
محققان این پروژه نشان دادند که این منسوجات بعد از چندین بار خم شدن هنوز هدایت الکتریکی اولیه خود را حفظ می‌کند. آن‌ها نشان دادند که ابریشم حاوی نانوسیم‌های نقره، بعد از خم شدن می‌تواند رسانایی خود را با استفاده از فرآیند خودترمیمی دوباره به‌دست آورد.
برای ساخت این رشته، محققان از روش پوشش‌دهی اسپری و پوشش‌دهی اسپینی استفاده کردند. زبری این الیاف و عدم چسبندگی مناسب نانوسیم‌های نقره به سطح ابریشم از مشکلات اصلی این پروژه بود. برای حل آن، محققان ابتدا نانوسیم‌های نقره را مستقیماً روی زیرلایه‌ای قرار دادند و بعد ابریشم موجود در فاز محلول را روی نانوسیم‌ها پوشش دادند.
این گروه نتایج یافته‌های خود را در قالب مقاله‌ای با عنوان (“Highly Flexible and Lightweight Organic Solar Cells on Biocompatible Silk Fibroin” در نشریه ACS Applied Materials & Interfaces منتشر کردند.