Az elektromos ablakban használt napelem élettartama 30 év

A napenergia az ipari forradalom óta az emberiség által termelt legolcsóbb energiaforma. Ha ezeket az eszközöket az ablakokon használja, épülete erőművé válik.

Bár a szilícium még mindig a napelemek hatékonyságának királya, nem átlátszó. Az ablakbarát napelemek esetében a kutatók szerves vagy szénalapú anyagokat kutattak. A Forrest csapata előtt álló kihívás az, hogyan lehet megakadályozni, hogy a nagyon hatékony szerves fénykonverziós anyagok gyorsan lebomlanak a használat során.

Ezen anyagok előnyei és hátrányai azokban a molekulákban rejlenek, amelyek a fotogenerált elektronokat az elektródákra, a napenergiát használó vagy tároló áramkörök belépési pontjaira szállítják. Ezeket az anyagokat gyakran nevezik"nem fullerén receptoroknak" megkülönböztetni őket a robusztusabb, de kevésbé hatékony"fullerén receptoroktól" nanoméretű szénhálóból készült. A kénnel adalékolt nem fullerén akceptorokból készült napelemek a szilíciummal egyenértékű 18%-os hatásfokot képesek elérni, élettartamuk azonban nem hosszú.

& quot;A nem fullerén receptorok nagyon nagy hatásfokkal rendelkeznek, de gyenge kötéseket tartalmaznak, amelyek könnyen disszociálnak nagy energiájú fotonok, különösen a napfényben gyakori ultraibolya [ultraibolya] fotonok hatására," Li Yongxi, a Michigani Egyetem elektromérnöki és számítástechnikai kutatósegédje mondta. A Nature Communications című tanulmány szerzője.

A védtelen napelemek leromlott természetének tanulmányozásával a csapat rájött, hogy csak néhány helyen van szükségük támogatásra. Először is meg kell akadályozniuk az ultraibolya sugarakat. Ebből a célból egy cink-oxid-réteget, egy gyakori fényvédő összetevőt tettek az üveg nap felé eső oldalára.

A fényelnyelő terület közelében lévő vékonyabb cink-oxid réteg segít a nap által generált elektronoknak az elektródához vezetni. Sajnos a törékeny fényelnyelőt is tönkretette, így a csapat egy IC-SAM nevű szénalapú anyagréteget adott pufferként.

Ezenkívül a pozitív töltésű elektródák"lyukak" (lényegében az elektronok által kiürített tér) az áramkörbe a fényelnyelőkkel is reagálhat. Ennek az oldalnak a védelme érdekében egy másik pufferréteget is hozzáadtak, amely egy futball alakú fullerén.

A csapat ezután tesztelte új védelmi rendszerét különböző intenzitású szimulált napfényben, a tipikus 1 naptól a 27 napos fényig, és akár 150 Fahrenheit fokos hőmérsékleten. Megvizsgálva, hogyan csökken a teljesítmény ilyen körülmények között, a csapat arra a következtetésre jutott, hogy a napelemek 30 év után is 80%-os hatékonysággal működhetnek.

Forrest úgy látja, hogy ezeknek az eszközöknek a jövője&egy közeli ablakhoz érkezik." Csapata 40%-ra növelte a modul átláthatóságát. Úgy gondolják, hogy megközelíthetik a 60%-os átláthatóságot.

Dolgoznak azon is, hogy a hatékonyságot a jelentés áttetsző moduljában elért 10%-ról a nagy átláthatóság mellett lehetségesnek vélt 15%-ra közelítsék. Mivel az anyagból folyadékot lehet készíteni, a gyártási költség várhatóan viszonylag alacsony lesz.