Painéis solares de silício cristalino podem ser tão eficazes quando incorporados em eletrônicos vestíveis elásticos ou pele de robô flexível quanto são quando usados ​​como painéis de telhado rígidos. Os pesquisadores da KAUST desenvolveram uma maneira de transformar o silício rígido em células solares que podem ser esticadas em 95 por cento do recorde, enquanto retém alta eficiência de captura de energia solar de 19 por cento.

Embora muitos novos materiais solares estejam sendo investigados, o silício continua sendo de longe o favorito da indústria fotovoltaica. "O silício monocristalino continua sendo o material de escolha na indústria fotovoltaica devido ao seu baixo custo, não toxicidade, excelente confiabilidade, boa eficiência e maturidade do processo de fabricação, "diz Nazek El-Atab, um pesquisador de pós-doutorado nos laboratórios de Muhammad Mustafa Hussain.

Uma desvantagem do silício, para certos aplicativos, é a sua rigidez, ao contrário de algumas células solares de filme fino. Contudo, essas células flexíveis consistem de baixo custo, materiais orgânicos de baixa eficiência ou materiais inorgânicos mais eficientes, mas muito caros. Hussain e sua equipe agora deram um passo significativo para superar essa limitação desenvolvendo o baixo custo, alta eficiência, células solares elásticas à base de silício.

A etapa principal foi pegar um painel de silicone rígido disponível comercialmente e revestir a parte de trás do painel com uma camada altamente elástica, barato, elastômero biocompatível denominado ecoflex. A equipe então usou um laser para cortar a célula rígida em várias ilhas de silício, que foram mantidos juntos pelo suporte de elastômero. Cada ilha de silício permaneceu eletricamente conectada a seus vizinhos por meio de contatos posteriores interdigitados que percorriam o comprimento da célula solar flexível.

A equipe inicialmente fez ilhas de silício em forma de retângulo, que poderia ser ampliado para cerca de 54 por cento, Hussain diz. "Além desse valor, a tensão de alongamento levou a rachaduras diagonais dentro das frágeis ilhas de silício, ", diz ele. A equipe tentou projetos diferentes para aumentar ainda mais a elasticidade, ciente de que cada fatia de silício removida reduzia a área disponível para captura de luz. A equipe tentou um padrão de diamante antes de decidir sobre os triângulos. "Usando o padrão triangular, alcançamos o recorde mundial de elasticidade e eficiência, "Diz Hussain.

A equipe planeja incorporar o material solar elástico de silício para alimentar uma pele artificial multissensorial desenvolvida pelo laboratório de Hussain. Fazer painéis solares que se estendem com flexibilidade ainda maior também é uma meta. "As células solares demonstradas podem ser alongadas principalmente em uma direção - paralela à grade de contatos posteriores interdigitados, "Hussain diz." Estamos trabalhando para melhorar a capacidade de alongamento multidirecional. "