Прозорі сонячні панелі для вікон досягли рекордної 8% ефективності

На крок ближче до хмарочосів, які служать джерелами живлення, команда на чолі з дослідниками Мічиганського університету встановила новий рекорд ефективності для прозорих сонячних батарей, нейтральних за кольором.

Команда досягла 8,1% ефективності та 43,3% прозорості за допомогою органічного або на основі вуглецю конструкції, а не звичайного кремнію. Хоча клітини мають легкий зелений відтінок, вони набагато більше схожі на сірий колір сонцезахисних окулярів та автомобільних вікон.

"Вікна, що знаходяться на обличчі кожної будівлі, є ідеальним місцем для органічних сонячних батарей, оскільки вони пропонують щось, що кремній не може. Це поєднання дуже високої ефективності і дуже високої видимої прозорості", — сказав Стівен Форест, Пітер А. Франкен Видатний професор університету та професор інженерії Пол Г. Гебель, який керував дослідженнями.

Будинки зі скляними фасадами зазвичай мають покриття на них, яке відбиває і поглинає частину світла, як у видимій, так і в інфрачервоній частинах спектру, щоб зменшити яскравість і нагрівання всередині будівлі. Замість того, щоб викидати цю енергію, прозорі сонячні батареї могли використати її для того, щоб перекусити енергію будинку. Прозорість деяких існуючих вікон подібна до прозорості сонячних батарей Forrest's Group's Report у журналі Праці Національної академії наук.

"Новий матеріал, який ми розробили, і структура пристрою, який ми створили, повинні були збалансувати декілька компромісів, щоб забезпечити хороше поглинання сонячного світла, високу напругу, високий струм, низький опір і кольоростійку прозорість одночасно", — сказав Юнсі Лі, помічник наукового співробітника в галузі електротехніки та інформатики.

Новий матеріал — це комбінація органічних молекул, створених для прозорості у видимій і поглинаючої в ближньому інфрачервоному просторі невидиму частину спектру, яка приділяє велику частину енергії сонячного світла. Крім того, дослідники розробили оптичні покриття для підвищення енергії, отриманої від інфрачервоного світла, та прозорості у видимому діапазоні — дві якості, які зазвичай конкурують між собою.

Кольоро-нейтральна версія пристрою була виготовлена ​​з оксидом оксиду олову індію. Срібний електрод підвищив ефективність до 10,8%, забезпечивши прозорість на 45,8%. Однак злегка зеленуватий відтінок цієї версії може бути неприйнятним у деяких віконних програмах.

Прозорі сонячні батареї вимірюються їх ефективністю використання світла, яка описує, скільки енергії від світла, що потрапляє у вікно, доступне як електроенергія, так і як передане світло на внутрішній стороні. Попередні прозорі сонячні батареї мають ефективність використання світла приблизно 2-3%, однак оксид оксиду олову індію оцінюється в 3,5%, а у срібної версії ефективність використання світла становить 5%.

Обидві версії можна виготовити у великих масштабах, використовуючи матеріали, які менш токсичні, ніж інші прозорі сонячні батареї. Прозорі органічні сонячні батареї також можна налаштувати для місцевих широт, скориставшись тим, що вони найбільш ефективні, коли сонячні промені потрапляють на них під перпендикулярним кутом. Їх можна розмістити між стеклами склопакетів.

Форрест та його команда працюють над декількома вдосконаленнями технології, наступною метою є досягнення ефективності використання світла у 7% та продовження терміну експлуатації клітини до приблизно 10 років. Вони також досліджують економіку встановлення прозорих вікон сонячних батарей у нові та існуючі будівлі.

Дослідження опубліковано в Праці Національної академії наук у статті "Кольорово-нейтральна, напівпрозора органічна фотоелектрична електроенергія" від Фореста, Лі та колег Ся Гоо, Чженсін Пен, Бонінг Кв, Гонпінг Ян, Харальд Аде та Маоджі Чжан. До складу команди входять дослідники Державного університету Північної Кароліни, Університету Сохуу в Китаї та Національної лабораторії прискорень SLAC.

Facebook Comments