Sluneční panely rostou

Samoorganizující se proces výroby solárních panelů je velmi rychlý, za 3 minuty bylo sestaveno 62 tisíc křemíkových mikroprvků.

Vědci vyvinuli postup, díky kterému fotovolatické panely "rostou" samy. Vysoká rychlost takové výroby může v budoucnu zlevnit nejen výrobu solárních panel, ale také displejů.

Výroba pokročilých mikrosoučástek je náročná, velice přesná a drahá technologie. Vědci se ale snaží o speciální postupy, které umožní, aby se mikrostruktury a nanostruktury "poskládaly" či uspořádaly samy. Mluví se o tzv. automatickém pěstování či samovolném růstu struktur. Dvěma odborníkům z Minnesotské univerzity se tímto způsobem podařilo vypěstovat klasické křemíkové sluneční panely.

Pěstování struktury v oblasti mikrometrové škály je složité. Ve větším měřítku je spolehlivou řídící silou gravitace, v oblasti nanostruktur se o uspořádání mohou postarat chemické procesy. V oblasti velikostí kolem desítek mikrometrů použili Robert Knuesel a Heiko Jacobs jako pružný substrát tenkou vrstvu mědi, která je pokryta propylen-tereftalátem, zkráceně PET. Do této PET vrstvy pak byly vyleptány drobné rýhy o rozměrech, které měly připravené malé kousky křemíku, tzv. chiplety. Celá fólie byla poté ponořena do lázně s roztaveným pojidlem. Pojidlo vyplnilo všechny rýhy, které předtím odkryly spodní vrstvu mědi. Chiplety tvořily 20 - 60 mikrometrů velké krychličky s jednou stranou pokrytou zlatem. Křemíkové strany krychlí vodu odpuzovaly, zatímco jejich pozlacená strana byla hydrofilní, tedy vodu přitahovala.

Všechny komponenty umístěné do nádržky, která obsahovala vrstvy vody a oleje, se začaly na rozhraní obou kapalin uspořádávat. Křemíkové krychličky se natočily zlatou stranou směrem k vodě. Pružný substrát byl pak jako dopravníkový pás pomalu protažen hranicí kapalin. Zlatou stranu křemíkových krychliček k substrátu přitáhlo pojidlo, a to 98 procentní přesností v místech rýh v plastové vrstvě. Tato konfigurace byla následně zafixována vrstvou epoxidové pryskyřice a k tomu všemu byla přidána vodivá elektrodová vrstva.

Vědci tímto složitým postupem umístili na fólii 62 tisíc křemíkových mikroprvků za 3 minuty. Každý z nich je přitom tenčí než lidský vlas. Díky tomu, že mikrostruktura se vytvořila za krátkou dobu, nedošlo k oxidaci povrchu, která by fungování slunečních článků narušila. To vše se odehrálo za teploty 95 stupňů Celsia.

Tvůrci věří, že budou schopni podobný postup aplikovat na ještě menší součástky i naopak na struktury větších rozměrů. Příslušné substráty mohou být z plastů, kovů a polovodičů. Tímto způsobem bude možné rychle a levně pěstovat nejen sluneční články, ale i videodispleje a různé tenké polovodičové vrstvy.