Новые фотоэлементы для солнечных окон прослужат свыше 30 лет - «Новости Электроники»
Исследователи из Мичиганского университета разработали полупрозрачные фотоэлектрические элементы, сочетающие высокую эффективность и долговечность. Определенный по результатам испытаний расчетный срок службы разработки составляет 30 лет. Как ожидается, она может стать основой для серийных окон, способных генерировать электроэнергию за счет света от солнца.
«Солнечная энергия — это почти самый дешевый вид энергии из когда-либо использовавшихся человечеством с начала промышленной революции, — рассказывает руководивший исследованием профессор Стивен Форрест. — С этими устройствами, устанавливаемыми на окнах, ваше здание становится электростанцией».
Главной целью команды Форреста была разработка способов предотвращения быстрой деградации высокоэффективных органических фотоэлементов. Их качества во многом определяются свойствами молекул вещества, отвечающего за перенос электронов. Одним из наиболее перспективных типов таких соединений являются нефуллереновые акцепторы, содержащие серу.
Сделанные на их основе фотоячейки могут демонстрировать сравнимый с кремниевыми полупроводниками КПД около 18%, но быстро выходят из строя. Как показал проведенный исследователями эксперимент, эффективность изготовленного по такой технологии фотоэлемента падает на 40% уже через 12 недель эксплуатации.
Быстрая деградация вызывается разрушением акцепторов под воздействием высокоэнергетических фотонов, особенно ультрафиолетового спектра. Чтобы устранить проблему, ученые прежде всего защитили фотоэлемент от ультрафиолета, добавив на внешней стороне тонкий слой оксида цинка.
Однако это соединение также негативно влияет на светопоглощающий материал, поэтому их пришлось разделить IC-SAM — веществом на основе углерода. А чтобы исключить реакции между акцептором и электродом, между ними была добавлена прослойка из фуллерена.
Усовершенствованный таким образом фотоэлемент проверили при различных условиях, в том числе при освещении, в 27 раз превышающем по силе естественное, и температуре до 65 °C. Экстраполяция полученных результатов показывает, что устройство сохранит как минимум 80% от первоначальной эффективности даже после 30 лет работы.
В настоящее время исследователи работают над увеличением прозрачности фотоячеек с уже достигнутых 40 до 60% и повышением КПД с текущих 10 до 15%. Как ожидается, такие устройства будут недорогими в производстве, поэтому позволят сделать солнечные окна массовым продуктом.
Источник: umich.edu
И будьте в курсе первыми!
