يبلغ عمر الخلية الشمسية المستخدمة في النافذة الكهربائية 30 عامًا

الطاقة الشمسية هي أرخص أشكال الطاقة التي تنتجها البشرية منذ الثورة الصناعية. باستخدام هذه الأجهزة على النوافذ ، يصبح المبنى الخاص بك محطة طاقة.

على الرغم من أن السيليكون لا يزال ملك كفاءة الألواح الشمسية ، إلا أنه غير شفاف. بالنسبة للألواح الشمسية الصديقة للنوافذ ، كان الباحثون يستكشفون المواد العضوية أو القائمة على الكربون. يتمثل التحدي الذي يواجه فريق Forrest في كيفية منع مواد تحويل الضوء العضوي الفعالة للغاية من التدهور السريع أثناء الاستخدام.

تكمن مزايا وعيوب هذه المواد في الجزيئات التي تنقل الإلكترونات المولدة بالصور إلى الأقطاب الكهربائية ، وهي نقاط دخول الدوائر التي تستخدم أو تخزن الطاقة الشمسية. غالبًا ما يشار إلى هذه المواد باسم&مثل ؛ مستقبلات غير فوليرين&مثل ؛ لتمييزها عن أقوى&مثل ؛ مستقبلات الفوليرين&مثل ؛ مصنوعة من شبكة الكربون النانوية. يمكن للخلايا الشمسية المصنوعة من متقبلات غير مفعمة بالكبريت أن تحقق كفاءة بنسبة 18٪ تعادل السيليكون ، لكن مدة خدمتها ليست طويلة.

& مثل ؛ تتمتع المستقبلات غير الفوليرين بكفاءة عالية جدًا ، ولكنها تحتوي على روابط ضعيفة يمكن فصلها بسهولة تحت فوتونات عالية الطاقة ، وخاصة فوتونات الأشعة فوق البنفسجية [فوق البنفسجية] الشائعة في ضوء الشمس ،&مثل ؛ قال لي يونغ شي ، عالم باحث مساعد في الهندسة الكهربائية وعلوم الكمبيوتر في جامعة ميشيغان. مؤلف ورقة اتصالات الطبيعة.

من خلال دراسة الطبيعة المتدهورة لتلك الخلايا الشمسية غير المحمية ، أدرك الفريق أنهم يحتاجون فقط إلى الدعم في أماكن قليلة. أولا ، هم بحاجة إلى حجب الأشعة فوق البنفسجية. ولهذه الغاية ، أضافوا طبقة من أكسيد الزنك ، وهو مكون شائع للوقاية من أشعة الشمس ، إلى جانب الزجاج المواجه للشمس.

تساعد طبقة أكسيد الزنك الرقيقة بالقرب من منطقة امتصاص الضوء على توصيل الإلكترونات المولدة بالطاقة الشمسية إلى القطب. لسوء الحظ ، دمر أيضًا جهاز امتصاص الضوء الهش ، لذلك أضاف الفريق طبقة من مادة كربونية تسمى IC-SAM كمخزن مؤقت.

بالإضافة إلى ذلك ، فإن الأقطاب الكهربائية التي ترسم موجبة الشحنة&مثل ؛ ثقوب&مثل ؛ (في الأساس المساحة التي تفرغها الإلكترونات) في الدائرة يمكن أن تتفاعل أيضًا مع ماصات الضوء. لحماية هذا الجانب ، أضافوا طبقة عازلة أخرى ، وهي الفوليرين على شكل كرة القدم.

ثم قام الفريق باختبار دفاعاتهم الجديدة تحت أشعة الشمس المحاكية بكثافة متفاوتة ، من ضوء نموذجي لشمس واحدة إلى 27 شمسًا ، ودرجات حرارة تصل إلى 150 درجة فهرنهايت. من خلال دراسة كيفية انخفاض الأداء في ظل هذه الظروف ، استنتج الفريق أن الخلايا الشمسية لا تزال تعمل بكفاءة 80٪ بعد 30 عامًا.

يرى Forrest مستقبل هذه الأجهزة&مثل ؛ قادمًا إلى نافذة بالقرب منك.&مثل ؛ قام فريقه بزيادة شفافية الوحدة إلى 40٪. يعتقدون أن بإمكانهم التعامل مع 60٪ من الشفافية.

كما أنهم يعملون على زيادة الكفاءة من نسبة 10٪ التي تم تحقيقها في الوحدة شبه الشفافة للتقرير إلى ما يقرب من 15٪ التي يُعتقد أنها ممكنة بشفافية عالية. نظرًا لأنه يمكن تحويل المادة إلى سائل ، فمن المتوقع أن تكون تكلفة التصنيع منخفضة نسبيًا.