Die im Fensterheber verwendete Solarzelle hat eine Lebensdauer von 30 Jahren

Solarenergie ist die billigste Energieform der Menschheit seit der Industriellen Revolution. Durch den Einsatz dieser Geräte an den Fenstern wird Ihr Gebäude zum Kraftwerk.

Obwohl Silizium immer noch der König der Solarpanel-Effizienz ist, ist es nicht transparent. Für fensterfreundliche Sonnenkollektoren haben Forscher organische oder kohlenstoffbasierte Materialien untersucht. Die Herausforderung für das Forrest-Team besteht darin, zu verhindern, dass die sehr effizienten organischen Lichtumwandlungsmaterialien während des Gebrauchs schnell abgebaut werden.

Die Vor- und Nachteile dieser Materialien liegen in den Molekülen, die photogenerierte Elektronen zu den Elektroden transportieren, den Eintrittspunkten von Schaltkreisen, die Sonnenenergie nutzen oder speichern. Diese Materialien werden oft als"Nicht-Fulleren-Rezeptoren" bezeichnet; um sie von den robusteren, aber weniger effizienten&zu unterscheiden quot;Fulleren-Rezeptoren" aus nanoskaligem Carbongewebe. Solarzellen aus schwefeldotierten Nicht-Fulleren-Akzeptoren können einen Wirkungsgrad von 18% erreichen, der dem von Silizium entspricht, aber ihre Lebensdauer ist nicht lang.

& quot;Nicht-Fulleren-Rezeptoren haben eine sehr hohe Effizienz, enthalten aber schwache Bindungen, die unter hochenergetischen Photonen, insbesondere ultravioletten [ultravioletten] Photonen, die im Sonnenlicht häufig vorkommen, leicht dissoziiert werden," sagte Li Yongxi, Assistant Research Scientist in Elektrotechnik und Informatik an der University of Michigan. Autor des Papers von Nature Communications.

Durch die Untersuchung der Degradation dieser ungeschützten Solarzellen stellte das Team fest, dass sie nur an wenigen Stellen Unterstützung benötigen. Erstens müssen sie ultraviolette Strahlen blockieren. Zu diesem Zweck fügten sie auf der der Sonne zugewandten Seite des Glases eine Schicht Zinkoxid, ein üblicher Sonnenschutzbestandteil, hinzu.

Die dünnere Zinkoxidschicht in der Nähe des lichtabsorbierenden Bereichs trägt dazu bei, die von der Sonne erzeugten Elektronen zur Elektrode zu leiten. Leider zerstörte es auch den zerbrechlichen Lichtabsorber, sodass das Team eine Schicht aus kohlenstoffbasiertem Material namens IC-SAM als Puffer hinzufügte.

Darüber hinaus ziehen die Elektroden, die positiv geladene"Löcher" (im Wesentlichen der von Elektronen frei gewordene Raum) in den Stromkreis kann auch mit Lichtabsorbern reagieren. Um diese Seite zu schützen, fügten sie eine weitere Pufferschicht hinzu, die ein Fulleren in Form eines Fußballs ist.

Das Team testete dann seine neuen Abwehrmechanismen unter simuliertem Sonnenlicht unterschiedlicher Intensität, von dem typischen Licht von 1 Sonne bis 27 Sonnen und Temperaturen von bis zu 150 Grad Fahrenheit. Durch die Untersuchung des Leistungsabfalls unter diesen Bedingungen kam das Team zu dem Schluss, dass Solarzellen auch nach 30 Jahren noch mit einem Wirkungsgrad von 80 % betrieben werden können.

Forrest sieht die Zukunft dieser Geräte&so, dass sie zu einem Fenster in Ihrer Nähe kommen.&Zitat; Sein Team hat die Transparenz des Moduls auf 40% erhöht. Sie glauben, dass sie sich einer Transparenz von 60% nähern können.

Sie arbeiten auch daran, die Effizienz von den 10 %, die im transluzenten Modul des Berichts erreicht wurden, auf fast 15 % zu steigern, die mit hoher Transparenz für möglich gehalten werden. Da das Material flüssig gemacht werden kann, werden die Herstellungskosten voraussichtlich relativ niedrig sein.