工程師創造出可持續工作30年的透明太陽能板
密歇根大學和其他機構的工程師創造了一種新的太陽能電池板,其透明度足以用於家庭和企業的窗戶。 除了透明之外,這種新的太陽能電池板還具有很高的轉化效率和長期工作的能力,估計壽命為30年。 該團隊認為他們的新太陽能電池板可用於創建表面完全由太陽能電池板組成的商業建築。
如果使用透明的太陽能電池板創建一個多層的玻璃外牆建築,整個建築將成為一個發電站。 三十年的壽命是一個很長的時間,但商業建築的存在時間會比這長得多,這就導致了一個問題:當壽命結束時,建築到底會發生什麼。 工程師們在探索了碳基材料而不是矽之後,創造了適合窗戶的面板。
目前,最有效的太陽能電池板是由矽製成的,但這種材料並不透明,兩種類型的材料被用於太陽能電池,稱為”非富勒烯受體”和”富勒烯受體”。 前者比後者更堅固,但效率較低。
使用非富勒烯受體的典型太陽能電池可以達到18%的效率,接近矽電池的效率。 然而,它們的壽命沒有那麼長。 在實驗中,該專案的研究人員表明,如果不使用特別方法來保護將太陽光轉化為電能的面板中的材料,在暴露在陽光下的12周內,光電轉化效率會下降到初始值的40%以下。
工程師們研究了未受保護的太陽能電池的退化情況,發現了他們可以改進設計的地方。 這些改進包括通過在玻璃朝向太陽的一面增加一個氧化鋅層來阻擋紫外線。 他們還在太陽能電池吸收光的區域附近集成了一個更薄的氧化鋅層,但也必須添加一層由碳製成的稱為IC-SAM的材料,以防止氧化鋅分解光吸收器。 最後,又添加了一層由足球形狀的富勒烯組成的材料來保護光吸收裝置。
目前,該模組的透明度為40%,但該團隊認為他們可以在未來將其提高到60%的透明度。 這種材料也可以製備成液體,而且該團隊預計製造成本會很低。 工程師們確定他們的透明太陽能板在30年後將保持80%的光電轉換效率。