Solcellen, der bruges i elruden, har en levetid på 30 år

Solenergi er den billigste form for energi produceret af menneskeheden siden den industrielle revolution. Ved at bruge disse enheder på vinduerne bliver din bygning et kraftværk.

Selvom silicium stadig er kongen af ​​solpaneleffektivitet, er det ikke gennemsigtigt. For vinduesvenlige solpaneler har forskere udforsket organiske eller kulstofbaserede materialer. Udfordringen for Forrest-teamet er, hvordan man forhindrer de meget effektive organiske lyskonverteringsmaterialer i at nedbrydes hurtigt under brug.

Fordelene og ulemperne ved disse materialer ligger i de molekyler, der transporterer fotogenererede elektroner til elektroderne, indgangspunkterne for kredsløb, der bruger eller lagrer solenergi. Disse materialer omtales ofte som"ikke-fulleren receptorer" at skelne dem fra de mere robuste, men mindre effektive"fullerenreceptorer" lavet af nanoskala carbon mesh. Solceller lavet af svovl-doterede ikke-fulleren-acceptorer kan opnå 18 % effektivitet svarende til silicium, men deres levetid er ikke lang.

& quot;Ikke-fulleren receptorer har meget høj effektivitet, men indeholder svage bindinger, der let dissocieres under højenergifotoner, især ultraviolette [ultraviolette] fotoner, der er almindelige i sollys," Assisterende forsker i elektroteknik og datalogi ved University of Michigan sagde Li Yongxi. Forfatter til Nature Communications papir.

Ved at studere den forringede natur af disse ubeskyttede solceller indså holdet, at de kun har brug for støtte nogle få steder. Først skal de blokere ultraviolette stråler. Til dette formål tilføjede de et lag zinkoxid, en almindelig solcremeingrediens, på den side af glasset, der vender mod solen.

Det tyndere zinkoxidlag nær det lysabsorberende område hjælper med at lede solgenererede elektroner til elektroden. Desværre ødelagde det også den skrøbelige lysabsorber, så holdet tilføjede et lag kulstofbaseret materiale kaldet IC-SAM som en buffer.

Derudover er elektroderne, der trækker positivt ladede"huller" (i det væsentlige det rum, der er frigivet af elektroner) ind i kredsløbet kan også reagere med lysabsorbere. For at beskytte den side tilføjede de endnu et bufferlag, som er en fulleren formet som en fodbold.

Holdet testede derefter deres nye forsvar under simuleret sollys af varierende intensitet, fra det typiske lys fra 1 sol til 27 sole og temperaturer så høje som 150 grader Fahrenheit. Ved at studere, hvordan ydeevnen falder under disse forhold, udledte holdet, at solceller stadig kan fungere med 80 % effektivitet efter 30 år.

Forrest ser fremtiden for disse enheder"komme til et vindue nær dig." Hans team har øget gennemsigtigheden af ​​modulet til 40 %. De mener, at de kan nærme sig 60 % gennemsigtighed.

De arbejder også på at øge effektiviteten fra de 10 % opnået i rapportens gennemsigtige modul til tæt på de 15 %, der menes at være muligt med høj gennemsigtighed. Da materialet kan gøres til væske, forventes fremstillingsomkostningerne at være relativt lave.