Sähköikkunassa käytetyn aurinkokennon käyttöikä on 30 vuotta

Aurinkoenergia on halvin ihmiskunnan tuottama energiamuoto teollisen vallankumouksen jälkeen. Käyttämällä näitä laitteita ikkunoissa rakennuksestasi tulee voimalaitos.

Vaikka pii on edelleen aurinkopaneelien tehokkuuden kuningas, se ei ole läpinäkyvää. Ikkunaystävällisten aurinkopaneelien osalta tutkijat ovat tutkineet orgaanisia tai hiilipohjaisia ​​materiaaleja. Forrest-tiimin haasteena on estää erittäin tehokkaiden orgaanisten valokonversiomateriaalien nopea hajoaminen käytön aikana.

Näiden materiaalien edut ja haitat ovat molekyyleissä, jotka kuljettavat valon tuottamia elektroneja elektrodeille, aurinkoenergiaa käyttävien tai varastoivien piirien tulopisteisiin. Näitä materiaaleja kutsutaan usein" ei-fullereenireseptorit" erottaa ne vahvemmista mutta vähemmän tehokkaista"fullereenireseptoreista" valmistettu nanokokoisesta hiiliverkosta. Rikillä seostetuista ei-fullereeniakseptoreista valmistetut aurinkokennot voivat saavuttaa piitä vastaavan 18 % hyötysuhteen, mutta niiden käyttöikä ei ole pitkä.

& quot;Ei-fullereenireseptoreilla on erittäin korkea hyötysuhde, mutta ne sisältävät heikkoja sidoksia, jotka hajoavat helposti korkeaenergisten fotonien, erityisesti auringonvalossa yleisten ultravioletti [ultravioletti] fotonien, vaikutuksesta," Michiganin yliopiston sähkötekniikan ja tietojenkäsittelytieteen apulaistutkija Li Yongxi sanoi. Nature Communications -julkaisun kirjoittaja.

Tutkimalla näiden suojaamattomien aurinkokennojen huonontunutta luonnetta tiimi tajusi, että he tarvitsevat tukea vain muutamissa paikoissa. Ensinnäkin niiden on estettävä ultraviolettisäteily. Tätä tarkoitusta varten he lisäsivät kerroksen sinkkioksidia, joka on yleinen aurinkosuojan ainesosa, lasin aurinkoon päin olevalle puolelle.

Ohuempi sinkkioksidikerros valoa absorboivan alueen lähellä auttaa johtamaan auringon synnyttämiä elektroneja elektrodille. Valitettavasti se tuhosi myös herkän valon absorboijan, joten tiimi lisäsi puskuriksi kerroksen hiilipohjaista materiaalia nimeltä IC-SAM.

Lisäksi elektrodit, jotka vetävät positiivisesti varautuneita"reiät" (pääasiassa elektronien vapauttama tila) piiriin voi myös reagoida valon absorboijien kanssa. Tämän puolen suojaamiseksi he lisäsivät toisen puskurikerroksen, joka on jalkapallon muotoinen fullereeni.

Tämän jälkeen tiimi testasi uusia puolustuskeinojaan simuloidussa auringonvalossa, jonka voimakkuus vaihteli tyypillisestä 1 auringon valosta 27 aurinkoon ja jopa 150 Fahrenheit-asteen lämpötiloissa. Tutkimalla, kuinka suorituskyky heikkenee näissä olosuhteissa, tiimi päätteli, että aurinkokennot voivat edelleen toimia 80 prosentin hyötysuhteella 30 vuoden kuluttua.

Forrest näkee näiden laitteiden tulevaisuuden"tulevan ikkunaan lähellä sinua." Hänen tiiminsä on lisännyt moduulin läpinäkyvyyden 40 prosenttiin. He uskovat voivansa lähestyä 60 prosentin läpinäkyvyyttä.

He pyrkivät myös lisäämään tehokkuutta raportin läpikuultavassa moduulissa saavutetusta 10 prosentista lähes 15 prosenttiin, jonka uskotaan olevan mahdollista suurella läpinäkyvyydellä. Koska materiaali voidaan valmistaa nesteeksi, valmistuskustannusten odotetaan olevan suhteellisen alhaiset.