לתא הסולארי המשמש בחלון החשמל אורך חיים של 30 שנה
Oct 21, 2021
אנרגיה סולארית היא צורת האנרגיה הזולה ביותר המיוצרת על ידי האנושות מאז המהפכה התעשייתית. על ידי שימוש במכשירים אלה על החלונות, הבניין שלך הופך לתחנת כוח.
למרות שסיליקון הוא עדיין המלך של יעילות פאנלים סולאריים, הוא אינו שקוף. עבור פאנלים סולאריים ידידותיים לחלונות, חוקרים בחנו חומרים אורגניים או מבוססי פחמן. האתגר העומד בפני צוות Forrest הוא כיצד למנוע מחומרי המרת האור האורגניים היעילים מאוד להתפרק במהירות במהלך השימוש.
היתרונות והחסרונות של חומרים אלה טמונים במולקולות המעבירות אלקטרונים שנוצרו בצילום אל האלקטרודות, נקודות הכניסה של מעגלים המשתמשים או אוגרים באנרגיה סולארית. חומרים אלה מכונים לעתים קרובות כ-& quot; קולטנים שאינם פולרן" להבדיל אותם מהקולטנים החזקים יותר אך הפחות יעילים" פולרן" עשוי מרשת פחמן ננומטרית. תאים סולאריים העשויים מקולטים ללא פולרן מסוממים בגופרית יכולים להשיג יעילות של 18% שווה ערך לסיליקון, אך חיי השירות שלהם אינם ארוכים.
& quot;לקולטנים שאינם פולרן יש יעילות גבוהה מאוד, אך מכילים קשרים חלשים המתנתקים בקלות תחת פוטונים עתירי אנרגיה, במיוחד פוטונים אולטרה סגולים [אולטרה סגולים] הנפוצים באור השמש," עוזר מדען מחקר בהנדסת חשמל ומדעי המחשב באוניברסיטת מישיגן אמר לי יונגשי. מחבר מאמר Nature Communications.
על ידי לימוד הטבע השפל של אותם תאים סולאריים לא מוגנים, הצוות הבין שהם זקוקים לתמיכה רק במקומות בודדים. ראשית, הם צריכים לחסום קרניים אולטרה סגולות. לשם כך הוסיפו שכבה של תחמוצת אבץ, מרכיב קרם הגנה נפוץ, לצד הזכוכית הפונה לשמש.
שכבת תחמוצת האבץ הדקה יותר בסמוך לאזור קליטת האור מסייעת להוליך אלקטרונים הנוצרים מהשמש אל האלקטרודה. לרוע המזל, זה גם הרס את בולם האור השביר, אז הצוות הוסיף שכבה של חומר מבוסס פחמן בשם IC-SAM כחוצץ.
בנוסף, האלקטרודות השואבות"חורים" (בעצם החלל שהתפנה על ידי אלקטרונים) לתוך המעגל יכול גם להגיב עם בולמי אור. כדי להגן על הצד הזה, הם הוסיפו שכבת חיץ נוספת, שהיא פולרן בצורת כדורגל.
לאחר מכן, הצוות בדק את ההגנות החדשות שלהם תחת אור שמש מדומה בעוצמות שונות, מאור טיפוסי של שמש אחת ועד 27 שמשות, וטמפרטורות גבוהות עד 150 מעלות פרנהייט. על ידי מחקר כיצד הביצועים יורדים בתנאים אלה, הצוות הסיק שתאים סולאריים עדיין יכולים לפעול ביעילות של 80% לאחר 30 שנה.
פורסט רואה את העתיד של המכשירים האלה&מגיע לחלון הקרוב אליך." הצוות שלו הגדיל את השקיפות של המודול ל-40%. הם מאמינים שהם יכולים להתקרב לשקיפות של 60%.
הם גם פועלים להגברת היעילות מ-10% שהושגו במודול השקוף של הדו"ח לקרוב ל-15% שמאמינים שאפשר עם שקיפות גבוהה. מכיוון שניתן להפוך את החומר לנוזל, עלות הייצור צפויה להיות נמוכה יחסית.
