Сонячна батарея, яка використовується в склопідйомники, має термін служби 30 років

Сонячна енергія є найдешевшим видом енергії, виробленої людством з часів промислової революції. Використовуючи ці пристрої на вікнах, ваша будівля стає електростанцією.

Хоча кремній все ще є королем ефективності сонячних панелей, він не прозорий. Для створення зручних для вікон сонячних панелей дослідники досліджують органічні або вуглецеві матеріали. Завдання, яке стоїть перед командою Forrest, полягає в тому, як запобігти швидкому руйнуванню дуже ефективних матеріалів для перетворення органічного світла під час використання.

Переваги та недоліки цих матеріалів полягають у молекулах, які транспортують фотогенеровані електрони до електродів, точок входу ланцюгів, які використовують або зберігають сонячну енергію. Ці матеріали часто називають"нефулереновими рецепторами" щоб відрізнити їх від більш надійних, але менш ефективних"фулеренових рецепторів" виготовлені з нанорозмірної вуглецевої сітки. Сонячні батареї з легованих сіркою нефулеренових акцепторів можуть досягати 18% ефективності, еквівалентної кремнію, але термін їх служби недовгий.

& quot;Нефулеренові рецептори мають дуже високу ефективність, але містять слабкі зв’язки, які легко роз’єднуються під впливом фотонів високої енергії, особливо ультрафіолетових [ультрафіолетових] фотонів, які поширені в сонячному світлі," Помічник вченого-дослідника з електротехніки та комп’ютерних наук Мічиганського університету Лі Юнсі. Автор статті Nature Communications.

Вивчаючи деградаційну природу цих незахищених сонячних елементів, команда зрозуміла, що їм потрібна підтримка лише в кількох місцях. По-перше, вони повинні блокувати ультрафіолетові промені. З цією метою вони додали шар оксиду цинку, поширеного інгредієнта сонцезахисного крему, на сторону скла, звернену до сонця.

Більш тонкий шар оксиду цинку поблизу області поглинання світла допомагає проводити електрони, що генеруються сонцем, до електрода. На жаль, він також знищив крихкий поглинач світла, тому команда додала шар матеріалу на основі вуглецю під назвою IC-SAM як буфер.

Крім того, електроди, які витягують позитивно заряджені"отвори" (по суті простір, звільнений електронами) в ланцюг також може реагувати з поглиначами світла. Щоб захистити цю сторону, вони додали ще один буферний шар, який є фулереном у формі футбольного м’яча.

Потім команда випробувала свою нову захист під імітованим сонячним світлом різної інтенсивності, від типового світла від 1 сонця до 27 сонць, і при температурі до 150 градусів за Фаренгейтом. Вивчаючи, як продуктивність падає в цих умовах, команда прийшла до висновку, що сонячні батареї все ще можуть працювати з ефективністю 80% через 30 років.

Форрест бачить майбутнє цих пристроїв"наближаючись до вікна поруч з вами." Його команда підвищила прозорість модуля до 40%. Вони вірять, що можуть наблизитися до 60% прозорості.

Вони також працюють над підвищенням ефективності з 10%, досягнутих у напівпрозорому модулі звіту, до майже 15%, які, як вважають, можливі за високої прозорості. Оскільки матеріал можна перетворити на рідину, очікується, що вартість виробництва буде відносно низькою.