De zonnecel die in de elektrische ruit wordt gebruikt, heeft een levensduur van 30 jaar

Zonne-energie is de goedkoopste vorm van energie die door de mensheid wordt geproduceerd sinds de industriële revolutie. Door deze apparaten op de ramen te gebruiken, wordt uw gebouw een energiecentrale.

Hoewel silicium nog steeds de koning is van de efficiëntie van zonnepanelen, is het niet transparant. Voor raamvriendelijke zonnepanelen hebben onderzoekers organische of op koolstof gebaseerde materialen onderzocht. De uitdaging voor het Forrest-team is hoe te voorkomen dat de zeer efficiënte organische lichte conversiematerialen tijdens gebruik snel afbreken.

De voor- en nadelen van deze materialen liggen in de moleculen die door foto gegenereerde elektronen naar de elektroden transporteren, de toegangspunten van circuits die zonne-energie gebruiken of opslaan. Deze materialen worden vaak aangeduid als"non-fullereenreceptoren" om ze te onderscheiden van de meer robuuste maar minder efficiënte"fullereenreceptoren" gemaakt van koolstofgaas op nanoschaal. Zonnecellen gemaakt van met zwavel gedoteerde non-fullereenacceptoren kunnen een efficiëntie van 18% bereiken die gelijk is aan die van silicium, maar hun levensduur is niet lang.

& quot;Niet-fullereenreceptoren hebben een zeer hoge efficiëntie, maar bevatten zwakke bindingen die gemakkelijk kunnen worden gedissocieerd onder hoogenergetische fotonen, met name ultraviolette [ultraviolette] fotonen die veel voorkomen in zonlicht," Assistent-onderzoekswetenschapper in elektrotechniek en computerwetenschappen aan de universiteit van Michigan zei Li Yongxi. Auteur van Nature Communications paper.

Door de aangetaste aard van die onbeschermde zonnecellen te bestuderen, realiseerde het team zich dat ze maar op een paar plaatsen ondersteuning nodig hebben. Ten eerste moeten ze ultraviolette stralen blokkeren. Hiertoe hebben ze een laag zinkoxide, een veelgebruikt ingrediënt voor zonnebrandcrème, toegevoegd aan de zijkant van het glas dat naar de zon is gericht.

De dunnere zinkoxidelaag nabij het lichtabsorberende gebied helpt om door zonne-energie gegenereerde elektronen naar de elektrode te geleiden. Helaas vernietigde het ook de fragiele lichtabsorber, dus het team voegde als buffer een laag op koolstof gebaseerd materiaal toe, IC-SAM genaamd.

Bovendien zijn de elektroden die positief geladen"gaten" (in wezen de ruimte die door elektronen wordt ontruimd) in het circuit kan ook reageren met lichtabsorbers. Om die kant te beschermen, voegden ze nog een bufferlaag toe, een fullereen in de vorm van een voetbal.

Het team testte vervolgens hun nieuwe verdediging onder gesimuleerd zonlicht van verschillende intensiteiten, van het typische licht van 1 zon tot 27 zonnen, en temperaturen tot 150 graden Fahrenheit. Door te bestuderen hoe de prestaties onder deze omstandigheden afnemen, concludeerde het team dat zonnecellen na 30 jaar nog steeds met 80% efficiëntie kunnen werken.

Forrest ziet de toekomst van deze apparaten" komen naar een raam bij jou in de buurt." Zijn team heeft de transparantie van de module verhoogd naar 40%. Ze denken dat ze 60% transparantie kunnen benaderen.

Ze werken ook aan het verhogen van de efficiëntie van de 10% die wordt behaald in de doorschijnende module van het rapport tot bijna de 15% die mogelijk wordt geacht met een hoge transparantie. Aangezien het materiaal vloeibaar kan worden gemaakt, zullen de fabricagekosten naar verwachting relatief laag zijn.