Wyświetlacze i panele słoneczne z drukarek 2 i 3D

Naukowcy z Politechniki Krakowskiej pracują nad stworzeniem nowych materiałów do produkcji paneli słonecznych oraz wyświetlaczy do telewizorów i telefonów komórkowych. Dzięki wynalazkowi można je będzie drukować w drukarkach 2D i 3D.


„Optoelektronika - dziedzina, która zajmuje się badaniem systemów oraz wytwarzaniem urządzeń, które emitują, modulują, transmitują lub wykrywają światło, bardzo dynamicznie się rozwija. Największe zainteresowanie budzą innowacyjne rozwiązania do produkcji ogniw słonecznych i wszelkiego rodzaju wyświetlaczy. Poszukuje się tanich i nowoczesnych materiałów do produkcji takich ogniw, ale także nowych sposobów ich wytwarzania. Nad takimi rozwiązaniami pracujemy” - mówi dr inż. Katarzyna Matras-Postołek (na zdjęciu / fot. Jan Zych) z Wydziału Inżynierii i Technologii Chemicznej Politechniki Krakowskiej, koordynująca prace nad nowymi materiałami.


Jak wyjaśnia, najbardziej rozpowszechniona obecnie technologia produkcji urządzeń fotowoltaicznych (czyli umożliwiających przemianę światła słonecznego na energię elektryczną), jest oparta na krzemie. „Ta tradycyjna metoda jest droga, bo czasochłonna i energoochłonna, wymaga też dużych nakładów na materiały. Dlatego prognozuje się, że obecnie stosowane metody produkcji materiałów, z których wytwarzane są ogniwa słoneczne, mogą zostać całkowicie wyparte przez techniki druku wielowymiarowego - 2D i 3D. Dziś brak jednak na rynku wystarczająco dobrych i tanich materiałów do druku czyli tzw. tuszy drukarskich” - wyjaśnia dr inż. Matras-Postołek.


Zespół dr inż. Matras-Postołek prowadzi badania nad nowymi hybrydowymi nanomateriałami, które w przyszłości mogą posłużyć do drukowania ogniw słonecznych. „To materiały, które składają się z dwóch elementów - z nieorganicznych nanokryształów, w naszym przypadku nieorganicznych półprzewodników, i organicznych polimerów przewodzących. Dzięki połączeniu tych dwóch elementów otrzymamy zupełnie nowy materiał w postaci płynnej, który będzie można wykorzystać następnie jako bazę do produkcji tuszy drukarskich. Hybrydowe nanomateriały posłużą do druku 2D i 3D na dużych powierzchniach, a więc m.in. do produkcji tanich i cienkich ogniw fotowoltaicznych” - wyjaśnia dr inż. Matras-Postołek. - „Nowe materiały mają dobre właściwości przewodzące, a do tego doskonałe właściwości optyczne, mechaniczne i plastyczne. Dzięki temu, że nanokryształy, które będą mieszane z polimerem są bardzo niewielkich rozmiarów, możemy otrzymać całkiem przezroczysty materiał, a to stwarza zupełnie nowe możliwości wykorzystania ogniw słonecznych. Skoro będą plastyczne i przeźroczyste, będzie je można stosować w miejscach, o których wcześniej nawet nie myśleliśmy, np. na kurtkach zimowych czy szybach".


Jak podkreśla dr inż. Matras-Postołek, optoelektronika drukowana jest nie tylko technologią innowacyjną, ale przede wszystkim znacznie tańszą ze względu na niższe koszty zakupu urządzeń, ich eksploatacji i konserwacji, a także mniejsze straty materiałów podczas samego drukowania.


Według najnowszych szacunków, światowa wartość rynku optoelektroniki drukowanej rozwijającej się w tak szybkim tempie jak obecnie, w 2020 roku może osiągnąć nawet 50 mld dolarów. Dlatego rozwiązanie, nad którym pracują naukowcy z Politechniki Krakowskiej, ma ogromny potencjał komercjalizacyjny.


Prace nad projektem „Organiczno-nieorganiczne nanomateriały funkcjonalne dla optoelektroniki drukowanej 2D i 3D” są finansowane w ramach V edycji programu „Lider” Narodowego Centrum Badań i Rozwoju.