ساخت اولین سلول فتوولتائیک آلی جهان از پلی پروپیلن بازیافتی

شرکای پروژه اتحادیه اروپا (FlexFunction2Sustain) خود را متعهد به ایجاد شبکه ای برای راه حل های نوآورانه برای محصولات پایدار و هوشمند با استفاده از کاغذ و پلاستیک نانو کرده اند، تا از استارت آپ ها و صنایع در حال توسعه و عرضه محصولات نوآورانه به بازار، حمایت کنند. زباله های سیاره ما و اقیانوس های آن به طور اجتناب ناپذیری در حال پیشرفت است. محرک اصلی زباله های پلاستیکی، مواد بسته بندی است که برای افزایش ماندگاری مواد غذایی یا محافظت از محصولات ظریف و داروها در برابر تأثیرات مخرب محیطی مورد نیاز است. علاوه بر این، بسته بندی هوشمند به لطف لوازم الکترونیکی انعطاف پذیر، امکانات جدید و مفید بسیاری را در اختیارمان قرار می دهد (بعنوان مثال، در آینده، مواد بسته بندی کوتاه مدت برای داروها، به تجهیزات الکترونیکی انعطاف پذیر برای نظارت بر مصرف دارو یا ردیابی محصولات حساس در طول مسیر تحویل آنها مجهز خواهند شد. بازیافت پلاستیک و استفاده از مواد بازیافتی برای بسته بندی، در راه حفاظت بیشتر از محیط زیست و کاهش زباله های پلاستیکی اهمیت ویژه ای دارد. برای جایگزینی چنین مواد کامپوزیت و چند لایه ای که قابل بازیافت یا تجزیه نیستند، ترکیبات پلیمری جدید (مبتنی بر زیستی و یا زیست تخریب پذیر) همواره بعنوان یک رویکرد و راه حل خوب، مورد بحث قرار می گیرند. در بسته بندی هوشمند، لوازم الکترونیکی نیز باید به شیوه ای سازگارتر با محیط زیست در نظر گرفته شوند (بعنوان مثال، بگونه ای طراحی شوند که قابل بازیافت باشند و با استفاده از مواد بازیافتی تولید شوند). اولین نمونه های اولیه محصولات پلاستیکی و کاغذی جدید، سازگار با محیط زیست تهیه و در سناریوهای مختلف استفاده صنعتی مورد ارزیابی قرار گرفت. اینها شامل بسته بندی مواد غذایی و لوازم آرایشی و بهداشتی قابل بازیافت و کمپوست، غشاهایی برای فیلترهای آب و تشخیص، سطوح پلاستیکی هوشمند برای کاربرد خودرو، و برچسب های امنیتی زیست تخریب پذیر و ضد جعل هستند.  اولین سلول فتوولتائیک آلی فعال (organic photovoltaic cell) را بر روی یک بستر پلی پروپیلن بازیافتی (recycled polypropylene) و از نوعی پلی پروی پیلن (virgin polyproypylene) برای تولید یک فیلم زیرلایه الکترونیکی برای چاپ استفاده شد. یک الکترود شفاف – ساخته شده از اکسید قلع ایندیم (indium tin oxide) با استفاده از پوشش خلاء رول به رول (roll-to-roll) با کندوپاش مگنترون (magnetron sputtering) با مجموعه ای از پارامترهای فرآیند و سیم پیچ سازگار شده خاص، اعمال شد. نتیجه خارق العاده ای بدست آمد و علیرغم مواد بازیافتی مورد استفاده، تقریباً رفتاری مشابه با نمونه های موجود در بازار را داشت. لازم به توضیح است که این ایده، تاکنون بصورت آزمایشی انجام شده و در صورتی که همه مواد مورد نیاز بصورت بازیافتی باشند، در عمل بازده یک درصد بدست می آید که برای یک ایده آزمایشی قابل پیش بینی بود. حال اگر این سلول های فتوولتائیک آلی را روی بسترهای تجاری موجود (که بصورت غیربازیافتی هستند) اجرا شوند، می توانند بازدهی بالاتر از 8 درصد را بدست آورند. بنابراین، با بهبود کل فرآیند ساخت، می توان بازده سلول فتوولتائیک آلی فعال چاپ شده بر روی مواد قابل بازیافت را تا بیش از 5% افزایش داد.

این اولین قدم بزرگ در توسعه طرح های محصول سازگار با محیط زیست و لوازم الکترونیکی انعطاف پذیر است. به لطف وسایل الکترونیکی انعطاف پذیر (مانند سلول فتوولتائیک آلی بر روی مواد بازیافتی)، محصولات آینده بیشتر با محیط زیست سازگار خواهند بود.

منبع: techxplore.com