V nasprotju z elektroniko, ki temelji na siliciju, pri elektroniki polimerov tvorijo podlago prevodni polimeri na fleksibilnih nosilnih materialih. V tem primeru proizvodni procesi (kot je na primer tehnologija tiskanja) omogočajo enostavno, ekološko sprejemljivo in ekonomično masovno proizvodnjo elektronskih komponent.
Dosežki s premazi
Vendar pa tiskanje ni edini način za uporabo elektronike na nosilnem materialu. Vse bolj pogosto za nanašanje uporabljajo brizganje, barvanje in celo polivanje.
Majhen košček plastičnega materiala oranžne barve bi lahko v prihodnosti nadomestil kompas in druge senzorje magnetnega polja. Raziskovalci na univerzi v Utahu so organske svetleče diode (OLED) predelali tako, da natančno merijo magnetno polje. OLED senzorji so poleg tega veliko cenejši in manjši od večine magnetometrov in ne potrebujejo nobene kalibracije.
Jedro OLED magnetnega senzorja je majhen, en milimeter velik košček polprevodniškega materiala. Pritrjen je na stekleno podlago in povezan v majhen tokokrog. Tanek organski film vsebuje negativno nabite elektrone in pozitivno nabite vrzeli. Elektroni se obnašajo kot majceni kompasi v magnetnem polju. Njihov spin je odvisen od smeri magnetnega polja, v katerem se nahajajo. Vezje okoli senzorja ustvarja radijske valove z različno frekvenco. Če je magnetno polje prisotno, se spini elektronov nagnejo pri določeni frekvenci, ki je lahko v natančni korelaciji z magnetno poljsko jakostjo.
Raziskovalci na Univerzi v Teksasu pa želijo uporabiti poceni sončne celice, narejene iz-baker-indij galij-selena, ki so dodane barvi za beljenje sten. Prototipi imajo v tem trenutku še vedno izkoristek okrog enega odstotka. Ideja bo zrela za trženje pri izkoristku nekje okrog desetih odstotkov, kar bo zelo verjetno mogoče že v treh do petih letih.
Barva se uporablja tudi na univerzi Notre Dame v Indiani. Tam so raziskovalci razvili barvo, ki temelji na prevodni podlagi, ki lahko daje električno energijo iz sončne svetlobe. Proizvodnja je poceni, mogoče pa jo je uporabljati brez kakšne posebne opreme. Nanodelci (Quantum dots) titanovega dioksida, ki dajejo električno energijo, tvorijo jedro sončne barve. Da bi izboljšali pretok toka, jo prekrijejo bodisi s kadmijevim sulfidom ali kadmijevim selenidom. Ko se nanese na prosojne in obenem prevodne materiale, lahko že daje električno energijo, vendar pa je stopnja učinkovitosti , ki so jo pri tem dosegli le en odstotek, kar pa je očiten zaostanek za 10 odstotki, ki naj bi bili cilj.
Na drugi strani pa so 6 odstotkov izkoristka domnevno že dosegli na Univerzi v Torontu. Premaz iz “kvantnih pik” se tudi tukaj nanese na steklene rezine in pričakovana cena premaza bo nekje med 15 in 20 dolarji na kvadratni meter površine. Zainteresirane strani se v zvezi s tem dogovarjajo o „pravilih igre „ in so si pridobilie licenčne pravice za uporabo te tehnologije v 38 severno-afriških in azijskih državah. Še vedno pa nimajo kakšnih konkretnih načrtov za njihovo komercialno uporabo.
Brizganje silicija
Znanstveniki na Tehnični univerzi v Chemnitzu ustvarjajo stroškovno učinkovite in fotovoltaično aktivne tanke plasti silicija iz kemičnih raztopin. V ta namen so nove molekule, ki vsebujejo silicij (Si) sintetizirali in raztopili, tako da jih lahko razpršijo ali natisnejo na fleksibilnih substrate. Molekule nato pretvorijo z dovajanjem energije, na primer s segrevanjem ali svetlobo, s čimer nastane tanek sloj silicija. Temeljne raziskave o uporabi materialov za fotovoltaiče komponente naj bi bil zaključen v naslednjih dveh do treh letih. Na podlagi posameznih materialov (npr. tankoplastni silicij), so raziskovalci želeli razviti potrebne doping procese, kar naj bi v končni fazi pomenilo spremenjene komponente silicijevih sončnih celic.
Baterije v obliki barve
Na univerzi Rice pa ne barvajo sončnih celic, ampak brizgajo in barvajo baterije. Namen je ustvariti in shraniti energijo na stene ali plošče v kombinaciji z drugo tehnologijo, ki temelji na brizganju in barvanju. Posamezne sestavne dele običajnih litij-ionsko baterij je bilo v ta namen potrebno pretvoriti v tekočo obliko. Potem so bili v plasteh nanešeni, plasti pa med sabo povezane. Sončna celica, ki je bila nameščena nad tem, je proizvajala dovolj energije za svetleč neonski napis z besedo “RICE”.
Napolnjena baterija je imela shranjene dovolj energije za šest ur delovanja s stabilno napetostjo 2,4 volta. Baterija na osnovi barve je tudi po 60ciklih polnjenja in praznjenja izgubila le okrog 2 odstotka svoje začetne kapacitete.
Zaključek
Vseh možnosti uporabe“ elektronike z brizganjem in barvanjem „ v tem trenutku še ne moremo napovedati. Če bi lahko premazali steno s plastjo baterije in nato prek tega sloja razpršili plast sončnih celic za poceni pridobivanje in shranjevanje električne energije brez „grdih“ panelov z običajnimi sončnimi celicami, bi lahko rešili kar nekaj energetskih problemov. Z izkoristki okrog enega odstotka imamo že zadovoljive rezultate, vendar bo verjetno še vedno potrebno počakati nekaj let, da bomo „energetsko steno“ lahko videli tudi v vsakdanjem življenju.
Elektronika polimerjev
