Ogniwo słoneczne zastosowane w oknie elektrycznym ma żywotność 30 lat

Energia słoneczna jest najtańszą formą energii wytworzoną przez ludzkość od czasów rewolucji przemysłowej. Używając tych urządzeń w oknach, Twój budynek staje się elektrownią.

Chociaż krzem nadal jest królem wydajności paneli słonecznych, nie jest on przezroczysty. W przypadku paneli słonecznych przyjaznych dla okien naukowcy badali materiały organiczne lub na bazie węgla. Wyzwanie stojące przed zespołem Forrest polega na tym, jak zapobiec szybkiemu rozkładowi bardzo wydajnych organicznych materiałów do konwersji światła podczas użytkowania.

Zalety i wady tych materiałów leżą w molekułach, które przenoszą fotogenerowane elektrony na elektrody, punkty wejścia obwodów wykorzystujących lub magazynujących energię słoneczną. Materiały te są często określane jako" receptory niefulerenowe" aby odróżnić je od silniejszych, ale mniej wydajnych"receptorów fulerenów" wykonane z siatki węglowej w nanoskali. Ogniwa słoneczne wykonane z akceptorów niefulerenowych domieszkowanych siarką mogą osiągnąć 18% sprawność równą krzemowi, ale ich żywotność nie jest długa.

& quot;Receptory niefulerenowe mają bardzo wysoką wydajność, ale zawierają słabe wiązania, które łatwo dysocjują pod wpływem wysokoenergetycznych fotonów, zwłaszcza fotonów ultrafioletowych [ultrafioletowych], które są powszechne w świetle słonecznym," Li Yongxi, asystent naukowy w dziedzinie elektrotechniki i informatyki na Uniwersytecie Michigan, powiedział Li Yongxi. Autor artykułu Nature Communications.

Badając zdegradowaną naturę tych niezabezpieczonych ogniw słonecznych, zespół zdał sobie sprawę, że potrzebują one wsparcia tylko w kilku miejscach. Po pierwsze, muszą blokować promienie ultrafioletowe. W tym celu dodali warstwę tlenku cynku, popularnego składnika ochrony przeciwsłonecznej, na stronę szkła zwróconą w stronę słońca.

Cieńsza warstwa tlenku cynku w pobliżu obszaru pochłaniającego światło pomaga przewodzić elektrony generowane przez energię słoneczną do elektrody. Niestety zniszczył również delikatny pochłaniacz światła, więc zespół dodał warstwę materiału węglowego o nazwie IC-SAM jako bufor.

Ponadto elektrody pobierające dodatnio naładowane"otwory" (zasadniczo przestrzeń zwalniana przez elektrony) w obwodzie może również reagować z pochłaniaczami światła. Aby chronić tę stronę, dodali kolejną warstwę buforową, którą jest fuleren w kształcie piłki nożnej.

Następnie zespół przetestował nowe mechanizmy obronne w symulowanym świetle słonecznym o różnym natężeniu, od typowego światła od 1 do 27 słońc, w temperaturach sięgających 150 stopni Fahrenheita. Badając, jak wydajność spada w tych warunkach, zespół wywnioskował, że po 30 latach ogniwa słoneczne mogą nadal działać z 80% wydajnością.

Forrest widzi przyszłość tych urządzeń&zbliżającą się do okna obok ciebie.&cyt; Jego zespół zwiększył przejrzystość modułu do 40%. Wierzą, że mogą zbliżyć się do 60% przejrzystości.

Pracują również nad zwiększeniem wydajności z 10% osiągniętego w półprzezroczystym module raportu do blisko 15%, które uważa się za możliwe przy wysokiej przejrzystości. Ponieważ materiał może być płynny, oczekuje się, że koszt produkcji będzie stosunkowo niski.