Celula solară folosită în geamul electric are o durată de viață de 30 de ani

Energia solară este cea mai ieftină formă de energie produsă de omenire de la Revoluția Industrială. Folosind aceste dispozitive la ferestre, clădirea dvs. devine o centrală electrică.

Deși siliciul este încă regele eficienței panourilor solare, nu este transparent. Pentru panourile solare prietenoase cu ferestrele, cercetătorii au explorat materiale organice sau pe bază de carbon. Provocarea cu care se confruntă echipa Forrest este cum să împiedice degradarea rapidă a materialelor organice foarte eficiente de conversie a luminii în timpul utilizării.

Avantajele și dezavantajele acestor materiale rezidă în moleculele care transportă electronii fotogenerați către electrozi, punctele de intrare ale circuitelor care utilizează sau stochează energia solară. Aceste materiale sunt adesea denumite"receptori non-fulerenici" pentru a le diferenția de cei mai robusti, dar mai puțin eficienți"receptori de fulerene" realizate din plasă de carbon la scară nanometrică. Celulele solare realizate din acceptoare non-fulerene dopate cu sulf pot atinge o eficiență de 18% echivalentă cu siliciul, dar durata lor de viață nu este lungă.

& quot;Receptorii non-fulerenici au o eficiență foarte mare, dar conțin legături slabe care sunt ușor disociate sub fotoni de înaltă energie, în special fotoni ultravioleți [ultravioleți] care sunt obișnuiți în lumina soarelui," Asistent cercetător de știință în inginerie electrică și informatică de la Universitatea din Michigan, a spus Li Yongxi. Autor al lucrării Nature Communications.

Studiind natura degradată a acestor celule solare neprotejate, echipa a realizat că au nevoie de sprijin doar în câteva locuri. În primul rând, trebuie să blocheze razele ultraviolete. În acest scop, au adăugat un strat de oxid de zinc, un ingredient obișnuit de protecție solară, pe partea geamului orientată spre soare.

Stratul mai subțire de oxid de zinc din apropierea zonei de absorbție a luminii ajută la conducerea electronilor generați de soare către electrod. Din păcate, a distrus și fragilul absorbant de lumină, așa că echipa a adăugat un strat de material pe bază de carbon numit IC-SAM ca tampon.

În plus, electrozii care atrag încărcați pozitiv"găuri" (în esență spațiul eliberat de electroni) în circuit poate reacționa și cu absorbanții de lumină. Pentru a proteja acea parte, au adăugat un alt strat tampon, care este o fullerenă în formă de fotbal.

Echipa și-a testat apoi noile apărări sub lumina soarelui simulată de intensități diferite, de la lumina tipică a 1 soare la 27 de sori și temperaturi de până la 150 de grade Fahrenheit. Studiind modul în care performanța scade în aceste condiții, echipa a dedus că celulele solare pot funcționa în continuare cu o eficiență de 80% după 30 de ani.

Forrest vede viitorul acestor dispozitive"vind la o fereastră din apropiere." Echipa sa a crescut transparența modulului la 40%. Ei cred că se pot apropia de 60% transparență.

De asemenea, aceștia lucrează pentru a crește eficiența de la 10% atins în modulul translucid al raportului până la aproape 15% despre care se crede că este posibil cu o transparență ridicată. Deoarece materialul poate fi transformat în lichid, costul de fabricație este de așteptat să fie relativ scăzut.