Tutkijat tekivät valokuva-aurinkokennoja mustesuihkutulostimella

Osittain valoa läpäisevä väriaineaurinkokenno, jossa on punaisella aurinkokennoväriaineella tulostetut Aallon tutkijoiden muotokuvat (Ghufran Hashmi, Merve Özkan, Janne Halme) ja QR-koodilinkki tulokset raportoivaan tiedejulkaisuun.

Aurinkokennoja on jo pitkään valmistettu edullisista materiaaleista erilaisilla painotekniikoilla. Painamiseen soveltuvat erityisesti orgaaniset aurinkokennot ja väriaineaurinkokennot.

– Halusimme viedä painettujen aurinkokennojen idean vielä pidemmälle ja kokeilla, voisiko niiden materiaaleilla tulostaa kuvia ja tekstejä mustesuihkutulostimen avulla, perinteisten painomusteiden tapaan, kertoo yliopistonlehtori Janne Halme.

Normaaliin painomusteeseen absorboituvan valon energia muuttuu lämmöksi. Aurinkokennomuste sen sijaan muuttaa osan tästä energiasta sähköksi. Mitä tummempi väri, sitä enemmän sähköä syntyy, minkä vuoksi tehokkain mahdollinen aurinkokenno on pikimusta.

Aurinkokenno osaksi tuotteen muotoilua

Värillisen kuvioidun aurinkokennon idea on yhdistää samalle pinnalle myös muita valoa hyödyntäviä ominaisuuksia, kuten visuaalista informaatiota tai grafiikkaa.

– Esimerkiksi riittävän virtapihiin sähkölaitteeseen asennettuna tällainen aurinkokenno voisi olla osa tuotteen muotoilua ja samalla kuin huomaamatta tuottaa energiaa sen tarpeisiin, pohtii Halme.

Mustesuihkutulostimella aurinkokennon sähköä tuottava väriaine voitiin tulostaa valitun kuvatiedoston määräämään muotoon ja eri kuva-alueiden tummuus ja valonläpäisevyys voitiin säätää tarkasti.

– Mustesuihkulla värjätyt aurinkokennot olivat yhtä tehokkaita ja kestäviä kuin perinteiselläkin tavalla valmistetut vastaavat kennot. Ne kestivät yli tuhat tuntia jatkuneet valo- ja lämpörasituskokeet ilman merkkiäkään hyötysuhteen laskusta, sanoo tutkijatohtori Ghufran Hashmi.

Tutkimuksessa parhaiten toiminut väriaine ja elektrolyytti saatiin sveitsiläiseltä École Polytechnique Fédérale de Lausanne -yliopiston tutkimusryhmältä, jossa Hashmi työskenteli vierailevana tutkijana.

– Haastavinta oli löytää väriaineelle sopiva liuotin ja tulostusparametrit, joilla painojäljestä saatiin tarkkaa ja tasaista, kertoo tohtorikoulutettava Merve Özkan.

Mustesuihkutulostimella valmistetun väriaineaurinkokennon takana oleva Aallon tutkimustiimi: Vasemmalta oikealle: Janne Halme, Ghufran Hashmi, Alpi Rimppi, Merve Özkan.

Tutkimustulos avaa uusia mahdollisuuksia koristeellisten, tuotteisiin ja rakennuksiin integroitujen aurinkokennojen, kehittämiselle. Tulokset julkaistiin energiatutkimusalan maineikkaammassa julkaisusarjassa Energy & Environmental Science.

Tutkimuksen pääasiallisia rahoittajia olivat Suomen Akatemia ja Euroopan Unionin SELECT+ Erasmus Mundus -tohtorikoulutusohjelma.

Yhteystiedot:

Yliopistonlehtori Janne Halme
Aalto-yliopiston teknillisen fysiikan laitos
Puh. 050 344 1695
[email protected]
http://physics.aalto.fi/en/groups/newergy/

Artikkeli: Syed Ghufran Hashmi, Merve Özkan, Janne Halme, Shaik Mohammed Zakeeruddin, Jouni Paltakari, Michael Grätzel, Peter D. Lund, Dye-sensitized solar cells with inkjet-printed dyes. Energy & Environmental Science, 2016, 9, 2453-2462. dx.doi.org/10.1039/C6EE00826G