Solcellen som brukes i elvinduet har en levetid på 30 år

Solenergi er den billigste formen for energi produsert av menneskeheten siden den industrielle revolusjonen. Ved å bruke disse enhetene på vinduene blir bygningen din et kraftverk.

Selv om silisium fortsatt er kongen av solpaneleffektivitet, er det ikke gjennomsiktig. For vindusvennlige solcellepaneler har forskere utforsket organiske eller karbonbaserte materialer. Utfordringen Forrest-teamet står overfor er hvordan man kan forhindre at de svært effektive organiske lyskonverteringsmaterialene raskt brytes ned under bruk.

Fordelene og ulempene med disse materialene ligger i molekylene som transporterer fotogenererte elektroner til elektrodene, inngangspunktene til kretser som bruker eller lagrer solenergi. Disse materialene blir ofte referert til som"ikke-fullerenreseptorer" for å skille dem fra de mer robuste, men mindre effektive"fullerenreseptorene" laget av karbonnett i nanoskala. Solceller laget av svoveldopede ikke-fullerenakseptorer kan oppnå 18 % effektivitet tilsvarende silisium, men levetiden er ikke lang.

& quot;Ikke-fulleren reseptorer har svært høy effektivitet, men inneholder svake bindinger som lett dissosieres under høyenergifotoner, spesielt ultrafiolette [ultrafiolette] fotoner som er vanlige i sollys," Assisterende forsker i elektroteknikk og informatikk ved University of Michigan sa Li Yongxi. Forfatter av papiret Nature Communications.

Ved å studere den forringede naturen til de ubeskyttede solcellene, innså teamet at de bare trenger støtte noen få steder. Først må de blokkere ultrafiolette stråler. For dette formål la de til et lag med sinkoksid, en vanlig solkremingrediens, på siden av glasset som vender mot solen.

Det tynnere sinkoksydlaget nær det lysabsorberende området hjelper til med å lede solgenererte elektroner til elektroden. Dessverre ødela det også den skjøre lysabsorberen, så teamet la til et lag med karbonbasert materiale kalt IC-SAM som en buffer.

I tillegg vil elektrodene som trekker positivt ladede"hull" (i hovedsak plassen som frigjøres av elektroner) inn i kretsen kan også reagere med lysabsorbenter. For å beskytte den siden la de til et annet bufferlag, som er en fulleren formet som en fotball.

Teamet testet deretter sine nye forsvar under simulert sollys med varierende intensitet, fra det typiske lyset på 1 sol til 27 soler, og temperaturer så høye som 150 grader Fahrenheit. Ved å studere hvordan ytelsen faller under disse forholdene, konkluderte teamet at solceller fortsatt kan fungere med 80 % effektivitet etter 30 år.

Forrest ser fremtiden til disse enhetene"kommer til et vindu nær deg." Teamet hans har økt åpenheten til modulen til 40 %. De tror de kan nærme seg 60 % åpenhet.

De jobber også med å øke effektiviteten fra de 10 % oppnådd i den gjennomskinnelige modulen i rapporten til nær de 15 % som antas å være mulig med høy åpenhet. Siden materialet kan gjøres til væske, forventes produksjonskostnadene å være relativt lave.