ونظرًا لارتفاع تكلفتها، لا يمكن استخدام الأقطاب الكهربائية الشفافة، من النوع الشائع الاستخدام في الهواتف ذات شاشات اللمس، في الخلايا الشمسية. الآن هناك بديل
إن الخلايا الشمسية الصلبة القائمة على السيليكون التقليدية الموجودة في السوق ليست مناسبة لإنتاج خلايا شمسية ذات أغشية رقيقة وقابلة للتصميم، حيث تلتقط الأقطاب الكهربائية الشفافة والمرنة والموصلة للكهرباء الضوء وتمرير التيار. يقدم قطب البوليمر أول دليل على أن مادة جديدة يمكن أن تكون مناسبة لطلاءات أكسيد القصدير الإنديوم.
إن النقص في المواد الخام والاستخدام المتزايد للمواد النادرة يجعل المكونات الإلكترونية وأجهزتها أكثر تكلفة. مثل هذه المعادن النادرة، والتي تستخدم، على سبيل المثال، في صنع أقطاب كهربائية شفافة توجد في شاشات اللمس للهواتف المحمولة، وشاشات الكريستال السائل، والثنائيات العضوية، والخلايا الشمسية ذات الطبقة الرقيقة. المادة المختارة لهذه الحالات هي أكسيد قصدير الإنديوم (ITO) - وهو خليط شفاف بشكل خاص من الأكاسيد. ومع ذلك، نظرًا لارتفاع تكلفة هذه المادة، فليس من الاقتصادي استخدامها في التطبيقات واسعة النطاق، مثل الخلايا الشمسية.
الأكاسيد الشفافة التي لا تحتوي على الإنديوم موجودة بالفعل، ولكن في ظل استهلاكها المتزايد، أصبحت أيضًا باهظة الثمن ونادرة مع مرور الوقت. وبالإضافة إلى ذلك، فإن العيوب الرئيسية، مثل هشاشتها، لا تزال موجودة. في ضوء ذلك، تم إجراء بحث محموم عن طبقات بديلة شفافة وموصلة للكهرباء، وتتكون من مواد مثل البوليمرات الموصلة، أو أنابيب الكربون النانوية، أو الجرافين. ومع ذلك، عادةً ما تظهر الأقطاب الكهربائية المعتمدة على الكربون مقاومة عالية للسطح، وهي خاصية تجعلها موصلات كهربائية رديئة. إذا تم دمج هيكل معدني في الطبقة العضوية، فإن النتيجة هي انخفاض في المقاومة وزيادة في الاستقرار الميكانيكي. إذا انثنيت الخلية الشمسية المصنوعة من هذه المادة، تنكسر طبقات القطب وتتوقف عن التوصيل. وفي ضوء ذلك فإن التحدي الكبير يتمثل في تحضير مواد موصلة تتسم بالمرونة والمتانة في نفس الوقت، وتكون العمليات الصناعية لتحضيرها اقتصادية.
أحد الخيارات الواعدة بشكل خاص هو استخدام البوليمر المنسوج المرن والشفاف الذي طوره باحثون من المختبرات الفيدرالية السويسرية لأبحاث واختبار المواد (Empa) بالتعاون مع الشركة التجارية Sefar AG. هذه الشركة المتخصصة في الأقمشة الخاصة قادرة على إنتاج البوليمرات المنسوجة بكميات كبيرة وبشكل اقتصادي. تضمن الأسلاك المعدنية المنسوجة في المادة البوليمرية أن المادة سوف تقوم بتوصيل الكهرباء. وفي الخطوة التالية، يتم إدخال المادة داخل طبقة بلاستيكية خاملة لا تغطي كامل مساحة السلك، وبالتالي ضمان الحفاظ على الموصلية. يكون القطب الذي يتم الحصول عليه في هذه العملية شفافًا ومستقرًا ومرنًا بدرجة كافية بحيث يمكن طيه. وفي الخطوة التالية، قام الباحثون بتغطية هذه المادة المبتكرة الخاصة بهم بطبقات متنوعة من أجل تحضير خلية شمسية عضوية مبتكرة كفاءتها مماثلة لكفاءة الخلايا التقليدية المعتمدة على أكسيد القصدير الإنديوم.
