Energia ze słońca i … drukarki

Dzięki wynalazkowi można je będzie drukować w drukarkach 2D i 3D.

– Optoelektronika – dziedzina, która zajmuje się badaniem systemów oraz wytwarzaniem urządzeń, które emitują, modulują, transmitują lub wykrywają światło, bardzo dynamicznie się rozwija. Największe zainteresowanie budzą innowacyjne rozwiązania do produkcji ogniw słonecznych i wszelkiego rodzaju wyświetlaczy.
Poszukuje się tanich i nowoczesnych materiałów do produkcji takich ogniw, ale także nowych sposobów ich wytwarzania. Nad __takimi rozwiązaniami pracujemy – mówi dr inż. Katarzyna Matras-Postołek z Wydziału Inżynierii i Technologii Chemicznej PK, koordynująca prace nad nowymi materiałami. Jak wyjaśnia, najbardziej rozpowszechniona obecnie technologia produkcji urządzeń fotowoltaicznych (czyli umożliwiających przemianę światła słonecznego na energię elektryczną), jest oparta na krzemie.

– Ta tradycyjna metoda jest droga, bo czasochłonna i energoochłonna, wymaga też dużych nakładów na materiały. Dlatego prognozuje się, że obecnie stosowane metody produkcji materiałów, z których wytwarzane są ogniwa słoneczne, mogą zostać całkowicie wyparte przez techniki druku wielowymiarowego – 2D i 3D. Dziś brak jednak na rynku wystarczająco dobrych i tanich materiałów do __druku czyli tzw. tuszy drukarskich – wyjaśnia dr inż. Matras-Postołek.

Jej zespół prowadzi badania nad nowymi hybrydowymi nanomateriałami, które w przyszłości mogą posłużyć do drukowania ogniw słonecznych. – To materiały, które składają się z dwóch elementów – z nieorganicznych nanokryształów, w naszym przypadku nieorganicznych półprzewodników, i organicznych polimerów przewodzących.
Dzięki połączeniu tych dwóch elementów otrzymamy zupełnie nowy materiał w postaci płynnej, który będzie można wykorzystać następnie jako bazę do produkcji tuszy drukarskich. Hybrydowe nanomateriały posłużą do druku 2D i 3D na dużych powierzchniach, a więc m.in. do produkcji tanich i cienkich ogniw fotowoltaicznych – wyjaśnia dr inż. Matras-Postołek.

– _Nowe materiały mają dobre właściwości przewodzące, a do tego doskonałe właściwości optyczne, mechaniczne i plastyczne. Dzięki temu, że nanokryształy, które będą mieszane z polimerem są bardzo niewielkich rozmiarów, możemy otrzymać całkiem przezroczysty materiał, a to stwarza zupełnie nowe możliwości wykorzystania ogniw słonecznych. Będzie je można stosować w miejscach, o których wcześniej nawet nie myśleliśmy, np. na kurtkach zimowych czy szybach. _Jak podkreśla dr inż. Matras-Postołek, optoelektronika drukowana jest nie tylko technologią innowacyjną, ale przede wszystkim znacznie tańszą ze względu na niższe koszty zakupu urządzeń, ich eksploatacji i konserwacji, a także mniejsze straty materiałów podczas samego drukowania.

Według najnowszych szacunków, światowa wartość rynku optoelektroniki drukowanej rozwijającej się w tak szybkim tempie jak obecnie, w 2020 roku może osiągnąć nawet 50 mld dolarów! Dlatego rozwiązanie, nad którym pracują naukowcy z Politechniki Krakowskiej, ma ogromny potencjał komercjalizacyjny. Prace nad projektem ,,Organiczno-nieorganiczne nanomateriały funkcjonalne dla optoelektroniki drukowanej 2D i 3D” są finansowane w ramach V edycji programu „Lider” Narodowego Centrum Badań i Rozwoju.