Solcellen som används i elfönstret har en livslängd på 30 år

Solenergi är den billigaste energiformen som producerats av mänskligheten sedan den industriella revolutionen. Genom att använda dessa enheter på fönstren blir din byggnad ett kraftverk.

Även om kisel fortfarande är kungen av solpanelseffektivitet är det inte transparent. För fönstervänliga solpaneler har forskare undersökt organiska eller kolbaserade material. Utmaningen som Forrest-teamet står inför är hur man förhindrar de mycket effektiva organiska ljusomvandlingsmaterialen från att snabbt brytas ned under användning.

Fördelarna och nackdelarna med dessa material ligger i molekylerna som transporterar fotogenererade elektroner till elektroderna, ingångspunkterna för kretsar som använder eller lagrar solenergi. Dessa material kallas ofta"icke-fullerenreceptorer" för att skilja dem från de mer robusta men mindre effektiva"fullerenreceptorerna" gjord av nanoskala kolnät. Solceller gjorda av svaveldopade icke-fullerenacceptorer kan uppnå 18 % verkningsgrad motsvarande kisel, men deras livslängd är inte lång.

& quot;Icke-fullerenreceptorer har mycket hög effektivitet, men innehåller svaga bindningar som lätt kan dissocieras under högenergifotoner, särskilt ultravioletta [ultravioletta] fotoner som är vanliga i solljus," Biträdande forskare i elektroteknik och datavetenskap vid University of Michigan sa Li Yongxi. Författare till Nature Communications paper.

Genom att studera den försämrade naturen hos dessa oskyddade solceller insåg teamet att de bara behöver stöd på ett fåtal ställen. Först måste de blockera ultravioletta strålar. För detta ändamål lade de till ett lager zinkoxid, en vanlig solskyddsmedelsingrediens, på sidan av glaset som är vänd mot solen.

Det tunnare zinkoxidskiktet nära det ljusabsorberande området hjälper till att leda solgenererade elektroner till elektroden. Tyvärr förstörde det också den ömtåliga ljusabsorbenten, så teamet lade till ett lager av kolbaserat material som kallas IC-SAM som buffert.

Dessutom är elektroderna som drar positivt laddade"hål" (i huvudsak utrymmet som frigörs av elektroner) in i kretsen kan också reagera med ljusabsorbenter. För att skydda den sidan lade de till ytterligare ett buffertlager, som är en fulleren formad som en fotboll.

Teamet testade sedan sina nya försvar under simulerat solljus av varierande intensitet, från det typiska ljuset från 1 sol till 27 solar och temperaturer så höga som 150 grader Fahrenheit. Genom att studera hur prestandan sjunker under dessa förhållanden drog teamet slutsatsen att solceller fortfarande kan fungera med 80 % effektivitet efter 30 år.

Forrest ser framtiden för dessa enheter"komma till ett fönster nära dig." Hans team har ökat insynen i modulen till 40 %. De tror att de kan närma sig 60 % transparens.

De arbetar också för att öka effektiviteten från de 10 % som uppnåtts i rapportens genomskinliga modul till nära de 15 % som tros vara möjligt med hög transparens. Eftersom materialet kan göras till vätska förväntas tillverkningskostnaden vara relativt låg.