La cellule solaire utilisée dans la vitre électrique a une durée de vie de 30 ans

L'énergie solaire est la forme d'énergie la moins chère produite par l'humanité depuis la révolution industrielle. En utilisant ces dispositifs sur les fenêtres, votre bâtiment devient une centrale électrique.

Bien que le silicium soit toujours le roi de l'efficacité des panneaux solaires, il n'est pas transparent. Pour les panneaux solaires adaptés aux fenêtres, les chercheurs ont exploré les matériaux organiques ou à base de carbone. Le défi auquel l'équipe Forrest est confrontée est de savoir comment empêcher les matériaux de conversion de la lumière organique très efficaces de se dégrader rapidement pendant l'utilisation.

Les avantages et les inconvénients de ces matériaux résident dans les molécules qui transportent les électrons photo-générés jusqu'aux électrodes, points d'entrée des circuits qui utilisent ou stockent l'énergie solaire. Ces matériaux sont souvent appelés"récepteurs non fullerènes" pour les distinguer des"récepteurs du fullerène" plus robustes mais moins efficaces; fait de maille de carbone à l'échelle nanométrique. Les cellules solaires constituées d'accepteurs non-fullerène dopés au soufre peuvent atteindre un rendement de 18 % équivalent au silicium, mais leur durée de vie n'est pas longue.

& quot;Les récepteurs non fullerènes ont une efficacité très élevée, mais contiennent des liaisons faibles qui sont facilement dissociées sous les photons de haute énergie, en particulier les photons ultraviolets [ultraviolets] qui sont courants dans la lumière solaire," Selon Li Yongxi, chercheur adjoint en génie électrique et en informatique à l'Université du Michigan. Auteur de l'article de Nature Communications.

En étudiant la nature dégradée de ces cellules solaires non protégées, l'équipe s'est rendu compte qu'elles n'avaient besoin de soutien que dans quelques endroits. Premièrement, ils doivent bloquer les rayons ultraviolets. À cette fin, ils ont ajouté une couche d'oxyde de zinc, un ingrédient de protection solaire courant, sur le côté du verre faisant face au soleil.

La couche d'oxyde de zinc plus mince près de la zone absorbant la lumière aide à conduire les électrons générés par le soleil vers l'électrode. Malheureusement, cela a également détruit le fragile absorbeur de lumière. L'équipe a donc ajouté une couche de matériau à base de carbone appelée IC-SAM comme tampon.

De plus, les électrodes qui dessinent des"trous" (essentiellement l'espace libéré par les électrons) dans le circuit peut également réagir avec des absorbeurs de lumière. Pour protéger ce côté, ils ont ajouté une autre couche tampon, qui est un fullerène en forme de ballon de football.

L'équipe a ensuite testé ses nouvelles défenses sous une lumière solaire simulée d'intensités variables, de la lumière typique de 1 soleil à 27 soleils, et des températures aussi élevées que 150 degrés Fahrenheit. En étudiant comment les performances chutent dans ces conditions, l'équipe a déduit que les cellules solaires peuvent toujours fonctionner à 80 % d'efficacité après 30 ans.

Forrest voit l'avenir de ces appareils&venir à une fenêtre près de chez vous." Son équipe a augmenté la transparence du module à 40 %. Ils pensent pouvoir approcher les 60% de transparence.

Ils s'efforcent également d'augmenter l'efficacité des 10 % atteints dans le module translucide du rapport à près des 15 % que l'on pense être possible avec une grande transparence. Étant donné que le matériau peut être transformé en liquide, le coût de fabrication devrait être relativement faible.