印刷されたソーラーパネルは既存のインフラから電力を生成できる

Aug 22, 2023

スウォンジー大学

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世界が再生可能エネルギー源への切り替えを競う中、太陽光発電への投資は加速しています。 この技術は数十年前から市販されていますが、コストや大規模な太陽光発電所用の土地が利用できないなどの制約により、その導入のペースが遅くなることがよくあります。

ペロブスカイトベースのセルは太陽光発電への最新の追加であり、その登場は研究者が太陽電池のエネルギー変換を大幅に改善するのに役立ちました。

スウォンジー大学の英国イノベーションおよび知識センターである革新的機能性産業用コーティングの持続可能な製品エンジニアリングセンター (SPECIFIC) の研究者は、ペロブスカイトベースの太陽電池を、使用されるロールツーロール製造プロセスと互換性を持たせることでさらに一歩進めました。印刷太陽電池の製造において。

この進歩により、ペロブスカイトベースの太陽電池パネルの製造コストがさらに削減され、その普及が促進されることが期待されています。

Interesting Engineering は、SPECIFIC の上級研究員である David Beynon に話を聞きました。 ベイノン氏は、ペロブスカイトベースの太陽電池の従来の製造プロセスを説明し、このプロセスを大規模生産のためのロールツーロール印刷に適したものにどのように置き換えることができるかを説明しました。

リサーチゲート

インタビューはわかりやすくするために若干編集されています。

興味深いエンジニアリング: 印刷可能な太陽電池はなぜ重要ですか?通常の太陽電池に比べてどのような利点がありますか?

David Beynon: 化石燃料からの脱却に伴い、低炭素の再生可能エネルギーが必要となり、太陽光発電の需要が高まっています。 シリコン太陽光発電は確立された技術であり、世界中で設置が増加していますが、これらのソーラーパネルは製造にエネルギーを大量に消費し、硬く、特に輸送中に損傷を受けやすいです。

ペロブスカイト太陽電池には、シリコンペロブスカイトタンデム電池の製造を通じて既存のシリコン太陽光発電の効率を高める可能性があり、これにオックスフォード太陽光発電などの企業が注目している。 しかし、フレキシブルペロブスカイト太陽電池のロールツーロール印刷に関する私たちの研究には、輸送や展開が簡単な堅牢なフレキシブルプラスチック基板上での大量かつ低コストの製造という利点があります。

カーボン電極インクとは何ですか?またどのように作られているのですか?

ペロブスカイト太陽電池では、通常、半導体層と光活性ペロブスカイト層が堆積され、次に蒸着された金属電極が置かれて光電池が完成します。

通常、金などの貴金属である電極の蒸着は真空チャンバー内で行われ、そこで金属がマスクを通過して蒸発してサンプル上に凝縮するまで加熱されます。 これは無駄で高コストのプロセスであり、高速ロールツーロール印刷には対応していません。

炭素電極インクはこのプロセスを置き換え、完全なペロブスカイトデバイススタックのロールツーロール印刷を可能にし、プラスチックフィルムを印刷機に送り込み、最後に完成した太陽電池を完成させることができます。

カーボンインクは、導電性カーボン粒子、ポリマーバインダー、および溶媒を組み合わせることにより、ペロブスカイト材料およびスロットダイコーティングプロセスとの適合性を考慮して特別に配合されています。

ポリマーと溶媒の組み合わせは、インクがコーティングヘッドを通って流れ、溶媒が蒸発してポリマーバインダーによって結合した導電性カーボンが残るときに形成される連続電極を生成できるように、注意深く制御されます。

スウォンジー大学

研究室で達成した生産率はどれくらいですか? 従来の製造方法と比べてどうですか？

当社は、1m/分の速度で標準化された処理を行うパイロットスケールのロールツーロール生産で操業していますが、スループットを向上させる能力があるため、156cm2の生産が可能な一般的なスピンコーティング法と比較して、20分で18,000cm2の生産が可能です。同じ時間枠で塗装しました。