Elektra valdomame lange naudojamo saulės elemento tarnavimo laikas yra 30 metų

Saulės energija yra pigiausia energijos rūšis, kurią žmonija pagamino nuo pramonės revoliucijos. Naudojant šiuos įrenginius ant langų, jūsų pastatas tampa elektrine.

Nors silicis vis dar yra saulės baterijų efektyvumo karalius, jis nėra skaidrus. Dėl langams pritaikytų saulės baterijų mokslininkai tyrinėjo organines arba anglies pagrindu pagamintas medžiagas. Iššūkis, su kuriuo susiduria Forrest komanda, yra tai, kaip užkirsti kelią labai efektyvioms organinėms šviesą konvertuojančioms medžiagoms, kad jos greitai nesuirtų naudojimo metu.

Šių medžiagų privalumai ir trūkumai slypi molekulėse, kurios perneša fotogeneruotus elektronus į elektrodus – saulės energiją naudojančių ar kaupiančių grandinių įėjimo taškus. Šios medžiagos dažnai vadinamos"nefullereno receptoriais" atskirti juos nuo tvirtesnių, bet mažiau efektyvių"fullereno receptorių" pagamintas iš nanoskalės anglies tinklelio. Saulės elementai, pagaminti iš siera legiruotų nefullereninių akceptorių, gali pasiekti 18% efektyvumą, prilygstantį siliciui, tačiau jų tarnavimo laikas nėra ilgas.

& quot;Ne fullerenų receptoriai turi labai didelį efektyvumą, tačiau juose yra silpnų ryšių, kurie lengvai atsiskiria nuo didelės energijos fotonų, ypač ultravioletinių [ultravioletinių] fotonų, kurie dažnai būna saulės šviesoje," Mičigano universiteto elektros inžinerijos ir kompiuterių mokslo padėjėjas Li Yongxi sakė. Nature Communications straipsnio autorius.

Ištyrinėdama tų neapsaugotų saulės elementų pablogėjusią prigimtį, komanda suprato, kad jiems reikia paramos tik keliose vietose. Pirma, jie turi blokuoti ultravioletinius spindulius. Šiuo tikslu jie pridėjo cinko oksido, įprasto apsaugos nuo saulės ingrediento, sluoksnį prie stiklo pusės, nukreiptos į saulę.

Plonesnis cinko oksido sluoksnis šalia šviesą sugeriančios srities padeda nukreipti saulės generuojamus elektronus į elektrodą. Deja, jis taip pat sunaikino trapią šviesos sugėriklį, todėl komanda kaip buferį pridėjo anglies pagrindu pagamintos medžiagos sluoksnį, vadinamą IC-SAM.

Be to, elektrodai, kurie traukia teigiamai įkrautą"skyles" (iš esmės elektronų atlaisvinta erdvė) į grandinę taip pat gali reaguoti su šviesos absorberiais. Norėdami apsaugoti tą pusę, jie pridėjo dar vieną buferinį sluoksnį, kuris yra futbolo formos fullerenas.

Tada komanda išbandė savo naują apsaugą imituojamoje įvairaus intensyvumo saulės šviesoje – nuo ​​tipiškos 1 saulės šviesos iki 27 saulės spindulių ir net 150 laipsnių pagal Farenheitą. Tyrinėdami, kaip tokiomis sąlygomis mažėja našumas, komanda padarė išvadą, kad saulės elementai gali veikti 80% efektyvumu ir po 30 metų.

Forrestas mato šių įrenginių ateitį &, pateks į langą šalia jūsų." Jo komanda padidino modulio skaidrumą iki 40%. Jie tiki, kad gali priartėti prie 60% skaidrumo.

Jie taip pat stengiasi padidinti efektyvumą nuo 10 %, pasiektų permatomame ataskaitos modulyje, iki beveik 15 %, kuris, kaip manoma, įmanomas esant dideliam skaidrumui. Kadangi medžiaga gali būti skysta, tikimasi, kad gamybos sąnaudos bus palyginti mažos.