Elektrik üreten pencereler için 30 yıllık kullanım ömrüne sahip güneş pilleri

0
16

Organik malzeme ile harici tamponlar arasına eklenen malzeme katmanları (IC-SAM ve C70) ile bir OPV’nin kesitsel bir diliminin transmisyon elektron mikroskobu (TEM) görüntüsü. tahmini yaş 30. Kenarlarda bozulma olmayan sağlam bir organik aktif bölge ortaya çıkarır. Kredi: Kan Ding, Michigan Üniversitesi

Michigan Üniversitesi tarafından yürütülen araştırmalara göre, şeffaflık dostu yeni bir güneş pili tasarımı, tahmini 30 yıllık ömürlerle yüksek verimlilikle evlenebilir. Güneş enerjisi de sağlayan pencerelerin önünü açabilir.

Araştırmayı yöneten Peter A. Franken Seçkin Üniversitesi Elektrik Mühendisliği Profesörü Stephen Forrest, “Güneş enerjisi, insanlığın sanayi devriminden bu yana ürettiği en ucuz enerji biçimidir” dedi. “Pencerelerde kullanılan bu cihazlarla binanız elektrik santrali oluyor.”

Silikon, güneş paneli verimliliği için kral olmaya devam ederken, şeffaf değildir. Pencere dostu güneş panelleri için araştırmacılar organik veya karbon bazlı malzemeleri araştırıyorlar. Forrest ekibinin karşılaştığı zorluk, çok verimli organik ışık dönüştürücü malzemelerin kullanım sırasında hızla bozulmasının nasıl önleneceğiydi.

Bu malzemelerin gücü ve zayıflığı, fotojenere elektronları elektrotlara aktaran moleküllerde, güneş enerjisini kullanan veya depolayan devreye giriş noktalarında yatar. Bu malzemeler, onları nano ölçekli karbon ağdan yapılmış daha sağlam fakat daha az verimli “fuleren alıcılarından” ayırmak için genellikle “fuleren olmayan alıcılar” olarak bilinir. Kükürt içeren fulleren olmayan alıcılarla yapılan güneş pilleri, silikona rakip %18 verimlilik elde edebilir, ancak uzun sürmezler.

Kuzey Carolina Eyalet Üniversitesi ve Çin’deki Tianjin Üniversitesi ve Zhejiang Üniversitesi’ndeki araştırmacılar da dahil olmak üzere ekip, bunu değiştirmek için yola çıktı. Deneylerinde, güneş ışığını dönüştüren malzemeyi korumadan, 1 güneş ışığının eşdeğeri altında 12 hafta içinde verimliliğin başlangıç ​​değerinin %40’ından daha azına düştüğünü gösterdiler.

Fulleren olmayan alıcılar çok yüksek verimliliğe neden olur, ancak yüksek enerjili fotonlar, özellikle UV ışınları altında kolayca ayrışan zayıf bağlar içerir. [ultraviolet] Güneş ışığında yaygın olan fotonlar” dedi, elektrik mühendisliği ve bilgisayar bilimlerinde UM araştırma görevlisi yardımcısı ve Nature Communications’daki makalenin ilk yazarı Yongxi Li.

Ekip, bu korumasız güneş pillerindeki bozulmanın doğasını inceleyerek, yalnızca birkaç yerde takviye yapılması gerektiğini fark etti. İlk olarak, o UV ışığını engellemeleri gerekir. Bunun için camın güneşe bakan tarafına bir çinko oksit tabakası (genel bir güneş kremi bileşeni) eklediler.

Işık soğuran bölgenin yanında bulunan daha ince bir çinko oksit tabakası, güneş tarafından üretilen elektronların elektrota iletilmesine yardımcı olur. Ne yazık ki, aynı zamanda kırılgan ışık emiciyi de bozar, bu nedenle ekip, tampon olarak IC-SAM adlı bir karbon bazlı malzeme katmanı ekledi.

Ek olarak, pozitif yüklü “delikler” (esas olarak elektronlar tarafından boşaltılan boşluklar) devreye çeken elektrot da ışık soğurucu ile reaksiyona girebilir. Bu kanadı korumak için başka bir tampon katman eklediler, bu bir futbol topu şeklinde fulleren.

Ekip daha sonra yeni savunmalarını, tipik 1 güneşten 27 güneşin ışığına ve 150 derece Fahrenheit’e kadar sıcaklıklara kadar farklı simüle güneş ışığı yoğunlukları altında test etti. Ekip, bu koşullar altında performansın nasıl düştüğünü inceleyerek, güneş pillerinin 30 yıl sonra hala %80 verimlilikle çalışacağını tahmin etti.

Forrest, bu cihazların geleceğini “size yakın bir pencereye gelmek” olarak görüyor. Ekibi zaten modülün şeffaflığını %40’a çıkardı. %60 şeffaflığa yaklaşabileceklerine inanıyorlar.

Ayrıca, bildirilen yarı saydam modüllerde elde edilen %10’luk verimi, yüksek şeffaflıkta mümkün olduğuna inanılan %15’e yakın bir oranda artırmaya çalışıyorlar. Malzemeler sıvı olarak hazırlanabildiğinden, üretim maliyetlerinin nispeten düşük olması beklenmektedir.

Pencereler için şeffaf güneş panelleri %8 verimlilik rekorunu kırdı Daha fazla bilgi: Yongxi Li ve diğerleri, 30 yılı aşkın içsel çalışma ömrüne sahip fulleren olmayan alıcı organik fotovoltaikler, Nature Communications (2021). DOI: 10.1038/s41467-021-25718-w Michigan Üniversitesi tarafından sağlanmıştır

Alıntı: Güç üreten pencereler için 30 yıllık kullanım ömrüne sahip güneş pilleri (2021, 14 Eylül), 14 Eylül 2021’de https://techxplore.com/news/2021-09-solar-cells-year-lifetimes-power-generating adresinden alınmıştır. .html

Bu belge telif haklarına tabidir. Özel çalışma veya araştırma amaçlı herhangi bir adil işlem dışında, yazılı izin alınmadan hiçbir bölüm çoğaltılamaz. İçerik yalnızca bilgi amaçlı verilmiştir.

CEVAP VER

Lütfen yorumunuzu giriniz!
Lütfen isminizi buraya giriniz