Eerste inkjet-geprinte OPV’s ter wereld (video)

OPV’s zijn goedkope, lichtgewicht, semitransparante, flexibele zonnecellen die in elke gewenste kleur kunnen worden geproduceerd. Bovendien kunnen ze makkelijk worden geïntegreerd in constructiematerialen. Met deze jongste ontwikkeling van Solliance kunnen fabrikanten sneller en eenvoudiger de diverse technische opties onderzoeken voor nieuwe producten.

Solliance maakte monojunctie OPV’s met een stack van zes lagen. Al die zes lagen zijn aangebracht met een industriële inkjetprinter, op een met ‘roll-to-roll’ vergelijkbare snelheid. Daarvoor ontwikkelden de onderzoekers nieuwe inktsamenstellingen en optimaliseerden ze de procesbeheersing voor elke laag, om te voorkomen dat oplosmiddelen in een nieuwe laag de al eerder aangebrachte lagen zouden aantasten.

"Met de industriële inkjet printtechniek kunnen producenten op ieder gewenst moment tijdens de productie snel omschakelen naar verschillende cel- en modulevormen. Het is bovendien even eenvoudig om te switchen tussen ondoorzichtig en semitransparant en tussen cellen die absorberen aan de boven- of aan de onderkant. En omdat er wordt gewerkt bij lage temperaturen kan ook elk soort substraat worden toegepast, zoals glas, kunststof films of metaalfolies. Zo’n flexibiliteit is perfect voor een technologie die nog in ontwikkeling is", zegt Tamara Eggenhuisen, research-scientist in Large Area Printing programma van Holst Centre.

De inkjet-OPV’s zijn vervaardigd met gangbare, goedkope materialen. Ze bevatten geen indium-tin-oxide (ITO), wat de productiekosten en het gebruik van zeldzame materialen als indium nog verder reduceert. Bovendien zijn maar vier soorten inkt nodig voor het vervaardigen van de complete zeslaags stack. Om de opgewekte elektriciteit nog op te voeren kunnen extra juncties worden toegevoegd, door simpelweg drie extra lagen aan te brengen met inbegrip van een extra inkt per junctie.

"Inkjet printing is een goed ingevoerde techniek in bijvoorbeeld de textielindustrie en de grafische industrie. Het biedt een simpele route naar industrialisatie met maatwerkproductie voor grote hoeveelheden. Bovendien kunnen de inkten worden gebruikt in andere printmethoden, zodat fabrikanten kunnen kiezen wel printproces ze in massaproductie willen gebruiken", aldus Ronn Andriessen, manager van het Organic Photovoltaics programma bij Solliance.