Aalto-yliopiston muotoilun ja teknillisen fysiikan laitoksen tutkijat kehittivät kolmivuotisessa Sun-powered Textiles -hankkeessa tavan liittää tekstiileihin aurinkokennoja niin että ne kestävät konepesua ja samalla piiloutuvat kankaaseen huomaamattomasti. Visiona on, että tulevaisuudessa työtakki keräisi itse esimerkiksi anturien tarvitseman energian.
Ikävä kyllä kankaaseen piilotetulla kennolla ei voida ladata kännykkää tai älykelloa, mutta esimerkiksi lämpötilaa ja kosteutta mittaavien anturien tarpeeseen aurinkosähkö riittää. Tämän takia tutkijatiimi näkee työvaatteet aurinkokennotekstiilien potentiaalisimmaksi sovellusalueeksi.
Kaupallisesti saatavien aurinkokennojen konepesun kestävyyttä ei ole aiemmin juuri tutkittu. - Oletimme, että aurinkokennorakenne voisi hajota pesussa, aurinkokennoja kun ei ole tehty konepestäviksi. Pesu on raskas prosessi, jossa tekstiiliin ja aurinkokennoihin kohdistuu painetta ja iskuja erityisesti linkousvaiheessa, sanoo Aalto-yliopiston muotoilun laitoksen projektiasiantuntija ja Barcelonan teknillisen yliopiston professori Elina Ilén.
Pesunkestävyyden saavuttamiseksi tutkijat laminoivat aurinkokennokomponentin kankaiden väliin vesitiiviillä polyuretaanikalvolla. Aurinkokennoja sisältäviä tekstiilejä pestiin kymmeniä kertoja 40 asteen lämpötilassa, ja fysiikan tutkija Farid Elsehrawy mittasi aurinkokennojen toiminnan aina kymmenen pesun välein.
Viisi kahdeksasta aurinkokennonäytteestä säilytti tehokkuutensa, ja kolme menetti noin viidesosan tehostaan. Pesut eivät rikkoneet kennoja eivätkä vahingoittaneet kangasta.
- Nyt kun kankaiden väliin laminoitu aurinkokenno on todettu pesunkestäväksi, kaikki muutkin komponentit pitää vielä onnistua suojaamaan. Ajatuksemme on, että kaikki älytekstiilin sähköiset osat voisivat olla samassa paketissa aurinkokennon kanssa. Silloin meillä olisi pesunkestävä tekstiilielektroniikkalaite, jonka paristoja ei tarvitse koskaan vaihtaa tai ladata, sanoo teknillisen fysiikan laitoksen yliopistonlehtori Janne Halme.
Tekstiilin alle laitettavan aurinkokennon täytyy olla pinta-alaltaan moninkertaisesti suurempi kuin pinnalle asetetun kennon, jos sillä halutaan tuottaa sama määrä energiaa. Tavallinen kangas syö noin 70 prosenttia kennon kapasiteetista, harsomainen materiaali vähemmän.
Tekstiilien valonläpäisykykyyn vaikuttavat kuidun materiaali, läpinäkyvyys ja poikkileikkaus, lankojen rakenne ja kankaan tiheys, ja sidos mahdollisine punontoineen ja reikineen, sekä värit ja viimeistysaineet. Vaaleat värit päästävät tummia paremmin valoa läpi, mutta myös täysin musta, läpinäkymätön kangas voi toimia.
Tutkimuksessa käytetyt kaupalliset aurinkokennot olivat yksikiteisiä piikennoja. Ne pystyvät hyödyntämään myös näkymätöntä valoa, jota on suurin osa auringonvalosta. Näkymätöntä valoa on esimerkiksi infrapunavalo.
Tutkijat käyttivät hankkeessa mahdollisimman tehokkaasti kierrätettäviä, vain yhtä kuitua sisältäviä materiaaleja. Elektroniset komponentit saadaan poistettua kankaasta lämmittämällä ja repäisemällä. - Aikaisemmin aurinkokennoja on toteutettu tekstiileihin punoslankoina, pieninä aurinkokennon palasina, ja se on todella huono idea kierrätyksen kannalta, Halme sanoo.
Tutkimuksessa oli mukana myös Elina Palovuori muotoilun laitokselta. Tutkimus oli osa Business Finlandin rahoittamaa Co-Innovation-hanketta, johon osallistuivat yrityskumppaneina Lindström, Foxa ja Haltian.
Kuva: Anne Kinnunen / Aalto-yliopisto
