Ein neues Design transparenter Solarzellen könnte hohe Wirkungsgrade mit einer geschätzten Lebensdauer von 30 Jahren kombinieren und den Weg für Fenster ebnen, die auch Solarenergie liefern.
„Solarenergie ist die billigste Energieform, die die Menschheit seit der industriellen Revolution je produziert hat“, sagt er Stefan Forst, Professor für Elektrotechnik an der University of Michigan, der die Forschung leitete. "Mit diesen transparenten Geräten an den Fenstern wird aus einem Gebäude ein Kraftwerk."
Silizium wird an Boden verlieren
Obwohl es der König für die Effizienz seiner Solarmodule bleibt, lässt es Silizium nicht transparent sein. Um fensterkompatible Sonnenkollektoren herzustellen, erforschten die Forscher organische oder kohlenstoffbasierte Materialien. Die Herausforderung für das Team bestand darin, zu verhindern, dass sich lichtkonvertierende organische Materialien im Gebrauch schnell zersetzen. Frühere Experimente haben Panels produziert, deren Effizienz in nur 40 Wochen unter 12% ihres Wertes gefallen ist.
Durch die Untersuchung der Art des Schadens, den diese Solarzellen erlitten, erkannte das Team, dass sie nur an einigen Stellen verbessert werden mussten. Vor allem beim Blockieren des UV-Lichts. Dazu fügten sie auf der der Sonne zugewandten Seite des Glases eine dünne Schicht Zinkoxid hinzu. Um die lichtabsorbierenden Geräte zu schützen, fügte das Team zwei Schichten kohlenstoffbasierter Materialien hinzu.
Die Tests auf transparenten Solarzellen
Anschließend testete das Team die Abwehrfähigkeit der neuen transparenten Zellen. Dies geschah mit unterschiedlichen Intensitäten des simulierten Sonnenlichts, von der typischen Sonne 1 bis zum Licht von 27 Sonnen und Temperaturen von bis zu 150 Grad Fahrenheit. Durch die Untersuchung, wie die Leistung unter diesen Bedingungen abnahm, berechnete das Team, dass diese Solarzellen transparent sind sie würden auch nach 80 Jahren noch mit 30% Wirkungsgrad arbeiten. Ein außergewöhnlicher Sprung nach vorn.
Forrest sieht, dass diese Geräte direkt in den Fenstern von Häusern landen. Sie sind derzeit zu 40 % transparent, aber das Transparenzziel von 60 % steht kurz bevor.
Da die Materialien für diese transparenten Zellen als Flüssigkeiten gelagert und transportiert werden können, sollten die Herstellungskosten relativ gering sein.
Die Forschung wurde am veröffentlicht Nature Communications
