新的长效太阳能电池设计将为发电窗铺平道路

在一个研究由密歇根大学，研究人员已经证明，一种新的透明友好型太阳能电池设计能够处理30年预期寿命的高效率。这项创新可能导致窗户也能提供太阳能。

太阳能是自工业革命以来人类生产的最便宜的能源。在windows上使用这些设备后，您的建筑将成为一座发电厂.

Stephen Forrest，学习领导和彼得·A·弗兰肯，著名的密歇根大学电气工程学院教授

尽管硅在太阳能电池板效率方面仍处于领先地位，但它是不透明的。对于窗户友好型太阳能电池板，科学家们一直在分析有机或碳基材料。Forrest团队面临的挑战是如何阻止高效有机光转换材料在使用后迅速降解使用亚博网站下载

这种材料的强弱取决于将光生电子移动到电极的分子，电极是存储或使用太阳能的电亚博网站下载路的入口点。

这些材料通常亚博网站下载被称为“非富勒烯受体”，以区别于由纳米碳网组成的更强但效率较低的“富勒烯受体”。尽管太阳能电池由含硫的非富勒烯受体制成，可实现与硅竞争的18%效率，但它们不会持续很长时间。

该团队包括来自北卡罗来纳州立大学、浙江大学和天津大学的科学家，旨在改变这一状况。通过他们的实验，他们证明，当太阳光转换材料没有受到保护时，在同等条件下的头12周内，效率降到其原始值的40%以下太阳光的四旬斋。

非富勒烯受体的效率非常高，但含有弱键，在高能光子下很容易解离，特别是在阳光中常见的紫外线光子.

雍希丽，密歇根大学第一作者和助理研究科学家，电气工程与计算机科学亚博老虎机网登录

这篇论文发表在自然传播.

研究人员检查了那些未受保护的太阳能电池的退化情况，并意识到它们只需要在少数区域进行支撑。首先，他们必须阻挡紫外线。为了达到这一目的，他们在面向太阳的一面玻璃上添加了一层氧化锌——一种广泛使用的防晒成分。

靠近光吸收区域的较薄氧化锌层有助于将太阳能产生的电子传送到电极。然而，这也破坏了精密的光吸收体，因此研究人员用一层碳基材料IC-SAM制造了一个缓冲层。

此外，吸引带正电的“空穴”（电子腾出的空间）进入电路的电极也可以与光吸收器发生反应。为了保护侧翼，他们加入了另一层由富勒烯制成的类似足球的缓冲层。

然后，研究人员在不同强度的模拟阳光下检查了他们的新防御工事，从正常的1个太阳到27个太阳，温度高达150℃℉. 他们研究了在这种情况下性能如何恶化，并推断在30年后太阳能电池仍将以80%的效率工作。

Forrest设想这些设备将是“来到你附近的一个窗口“将来。他的团队已经将模块的透明度提高到40%。他们有信心实现60%的透明度。

他们也在探索从研究中看到的半透明模块中获得的10%提高效率的方法，接近高透明度下可能达到的15%。由于这些材料可以制成液体，因此制造成本将相对较低。亚博网站下载

这项研究的一部分是在密歇根大学的Lurie Nanofabrication工厂进行的。福雷斯特也是保罗·G·戈贝尔的工程学教授。他是物理学、电子工程和计算机科学以及材料科学和工程的教授。亚博网站下载亚博老虎机网登录

这项研究得到了美国海军研究办公室和美国能源部能源效率与可再生能源办公室的资助。这项工作的许可是由通用显示器公司持有的。福雷斯特在通用显示公司拥有所有权，而密歇根大学也有财政利益。

期刊参考：

李，Y。，等（2021）内在运行寿命超过30年的非富勒烯受体有机光伏电池。自然通讯。doi.org/10.1038/s41467-021-25718-w.

资料来源：https://umich.edu