אלקטרודה חדשנית עבור תאים סולאריים גמישים

בשל מחירם היקר, אלקטרודות שקופות, מהסוג הנפוץ בטלפונים עם מסכי מגע לא יכולים לשמש בתאי שמש. כעת יש תחליף

תאים סולאריים רגילים וקשיחים מבוססי-סיליקון, המצויים בשוק, אינם מתאימים להפקת תאים סולאריים דקיקי-שכבות הניתנים לעיצוב, שבהם אלקטרודות שקופות, גמישות ומוליכות חשמל לוכדות את האור ומעבירות הלאה את הזרם. אלקטרודה פולימרית מספקת עדות ראשונה כי חומר חדשני יוכל להיות מתאים לציפויים של תחמוצת אינדיום-בדיל.
המחסור בחומרי גלם והשימוש ההולך והגובר בחומרים נדירים הופכים את רכיבי האלקטרוניקה וההתקנים שלהם ליקרים יותר ויותר. מתכות נדירות שכאלו, המשמשות, לדוגמא, להכנת אלקטרודות שקופות המצויות בצגי-מגע של טלפונים ניידים, בצגי גביש-נוזלי, בדיודות אורגניות ובתאים סולאריים דקיקי-שכבות. החומר הנבחר עבור מקרים אלו הינו תחמוצת אינדיום-בדיל (indium tin oxide, ITO) – תערובת תחמוצות שקופה במיוחד. אולם, לאור עלותו הגבוהה של חומר זה אין זה כלכלי להשתמש בו עבור יישומים בעלי גודל נרחב, כגון תאים סולאריים.
תחמוצות שקופות שאינן מכילות אינדיום אכן קיימות, אולם לאור הצריכה ההולכת וגוברת שלהן גם הן הופכות עם הזמן להיות יקרות ונדירות. בנוסף, החסרונות העיקריים, כגון שבריריותם, עדיין קיימים. לאור זאת, נערך חיפוש קדחתני אחר ציפויים חלופיים שהינם גם שקופים וגם מוליכי חשמל, המורכבים מחומרים כגון פולימרים מוליכים, ננו-צינוריות פחמן או גרפנים. אולם, אלקטרודות מבוססות-פחמן מפגינות בדר"כ התנגדות משטח גבוהה, מאפיין ההופך אותן למוליכות חשמל גרועות. אם משלבים בשכבה האורגנית שלד מתכתי התוצאה היא הפחתת ההתנגדות והגברת היציבות המכאנית. אם תא סולארי המורכב מחומר זה מעוקם, שכבות האלקטרודות נשברות ולא מוליכות יותר. לאור זאת, האתגר הגדול הוא הכנת חומרים מוליכים גמישים ועמידים בו בעת, ואשר התהליכים התעשייתיים להכנתם יהיו כלכליים.
אפשרות אחת מבטיחה במיוחד היא השימוש בפולימר ארוג גמיש ושקוף שפותח ע"י חוקרים מהמעבדות הפדראליות השוויצריות למחקר ובחינת חומרים (Empa) בשיתוף פעולה עם החברה המסחרית Sefar AG. חברה זו, המתמחה באריגים מיוחדים, מסוגלת להפיק את הפולימרים הארוגים בכמויות גדולות ובאופן כלכלי. חוטי מתכת הנשזרים בתוככי החומר הפולימרי מבטיחים שהחומר יהיה מוליך חשמל. בשלב הבא, החומר מוכנס לתוך שכבת פלסטיק אינרטית שלא מכסה את כל שטח התיל, ובכך מבטיחה שהמוליכות תישמר. האלקטרודה המתקבלת בתהליך זה הינה שקופה, יציבה וגמישה דיה כך שניתן יהיה לקפל אותה. בשלב הבא, החוקרים כיסו את החומר החדשני הזה שלהם במגוון ציפויים על-מנת להכין תא סולארי אורגני חדשני שיעילותו דומה ליעילותם של תאים רגילים מבוססי תחמוצת אינדיום-בדיל.
הידיעה על המחקר