سلول های خورشیدی چاپ شده

سلول های خورشیدی چاپ شده، سلول های خورشیدی ای هستند که با روش های کم هزینه و با فناوری بالا تولید می شوند و از چاپگر جوهرافشان سه بعدی برای چاپ مواد نیمه رسانا و الکترودها بر روی بستر سلول خورشیدی ( لایه های زیرین آن ) استفاده می کنند.
این رویکرد به طور مستقل، در مکان های مختلفی از جمله دانشگاه نیو ساوت ولز، [ ۱] [ ۲] دانشگاه ایالتی اورگان، [ ۳] مؤسسه فناوری ماساچوست، [ ۴] و مؤسسه تکنولوژی سؤول، [ ۵] به طرز خیلی سریعی توسغه یافت. در این تحقیقات گسترده، علاقهٔ زیادی در کارایی، به دلیل ماهیت قابل پردازش بودن محلول ها در روند چاپ، شکل گرفت. [ ۶]
اولین مورد از لوازم الکترونیکی چاپی در سال ۱۹۰۳ مشاهده شد، زمانی که آلبرت هانسون حق اختراعی، برای سیم «چاپی» ثبت کرد. پس از آن، رادیو، صنعت الکترونیک چاپی را به جلو سوق داد. تا همین اواخر از چاپگرهای جوهرافشان در صنعت الکترونیک چاپی استفاده زیادی نمی شد. صنعت به دلیل هزینه کم و انعطاف پذیری در استفاده، تصمیم گرفت به سمت چاپ جوهرافشان، به وسیله پرینترهای مخصوص ( ۳ بعدی ) ، حرکت کند. [ ۷] یکی از این موارد، سلول های خورشیدی جوهرافشان است. اولین نمونه از ساخت یک سلول خورشیدی با یک چاپگر جوهر افشان توسط کونارکا ( Konarka ) در سال ۲۰۰۸ بود. [ ۸] در سال ۲۰۱۱، دانشگاه ایالتی اورگان، توانست راهی برای ایجاد سلول های خورشیدی CIGS ( ترکیب نیمه رساناهایی از جنس مس، ایندیم، گالیم و سلنیوم ) با استفاده از یک چاپگر جوهر افشان، کشف کند. در همان سال MIT توانست با استفاده از یک چاپگر جوهرافشان بر روی کاغذ، سلول خورشیدی ایجاد کند. استفاده از چاپگر جوهر افشان برای ساخت سلول های خورشیدی بسیار جدید، و در حال تحقیق است. [ ۹] در سال ۲۰۱۴، اولگا مالینکیویچ فرایند تولید چاپ جوهر افشان خود را برای صفحات پروسکایت در بوستون ( ایالات متحده آمریکا ) ، در طول نشست پاییز MRS ارائه کرد - که برای آن جایزه نوآوران زیر ۳۵ سال بررسی فناوری MIT را دریافت کرد. [ ۱۰]
به طور کلی سلول های خورشیدی پرینت شده، با استفاده از چاپگر جوهرافشان برای قرار دادن مواد نیمه هادی و الکترودها بر روی یک بستر سلول خورشیدی ساخته می شوند. [ ۱۱] سلول های خورشیدی آلی و غیر آلی، هر دو را می توان با استفاده از روش جوهر افشان ساخت. سلول های خورشیدی غیر آلی چاپ جوهرافشان، عمدتاً سلول های خورشیدی CIGS هستند. سلول های خورشیدی آلی، پلیمری هستند. چاپ جوهر افشان سلول های خورشیدی هیبریدی پروسکایت نیز امکان پذیر است. مهمترین جزء جوهر، ماده کاربردی است: مخلوط نمک فلزی ( مس، ایندیوم، گالیم و سلنیوم ) ، ترکیب پلیمری فولرن ( سلول های خورشیدی پلیمری ) یا پیش ساز نمک های آلی و معدنی مخلوط ( سلول های خورشیدی پروسکایت ) . این اجزا در یک حلال مناسب حل می شوند؛ ممکن است اجزای دیگری اضافه شوند تا بر ویسکوزیته و کشش سطحی جوهر، تأثیر بگذارند تا قابلیت چاپ و خیس شدن روی بستر را بهبود بخشند. جوهر در یک کارتریج قرار دارد که از آنجا به یک بستر منتقل می شود که می تواند متفاوت باشد. چاپ، معمولاً توسط یک درایور پیزوالکتریک در نازل های رویین، انجام می شود که برای اعمال الگوهای فشار از پیش تنظیم شده برای بیرون ریختن قطرات برنامه ریزی شده است. در بیشتر موارد چندین لایه از مواد کاربردی روی هم قرار می گیرند تا یک سلول خورشیدی فعال ( با بازده بیشتر ) تولید کنند. کل فرایند چاپ را می توان در شرایط محیطی ( نه چندان سخت ) انجام داد، اگرچه در بیشتر موارد به عملیات حرارتی بیشتری نیاز است! فاکتورهای مهم برای کارایی سلول های خورشیدی آلی، چاپ جوهر افشان، زمان تأخیر جوهرافشان، دمای جدول چاپ جوهر افشان و تأثیر خواص شیمیاییِ دَهَنده یِ پلیمر است. [ ۱۲] [ ۱۳] [ ۱۴]