Sel solar yang digunakan dalam tingkap kuasa mempunyai jangka hayat selama 30 tahun

Tenaga suria adalah bentuk tenaga termurah yang dihasilkan oleh manusia sejak Revolusi Perindustrian. Dengan menggunakan peranti ini pada tingkap, bangunan anda menjadi loji kuasa.

Walaupun silikon masih menjadi raja kecekapan panel solar, ia tidak telus. Untuk panel solar mesra tingkap, penyelidik telah meneroka bahan organik atau berasaskan karbon. Cabaran yang dihadapi oleh pasukan Forrest ialah bagaimana untuk menghalang bahan penukaran cahaya organik yang sangat cekap daripada cepat merendahkan semasa penggunaan.

Kebaikan dan keburukan bahan ini terletak pada molekul yang mengangkut elektron yang dijana foto ke elektrod, titik masuk litar yang menggunakan atau menyimpan tenaga suria. Bahan-bahan ini sering dirujuk sebagai"reseptor bukan fullerene" untuk membezakannya daripada"reseptor fullerene" yang lebih teguh tetapi kurang cekap; diperbuat daripada jejaring karbon skala nano. Sel suria yang diperbuat daripada penerima bukan fullerene yang didopkan sulfur boleh mencapai kecekapan 18% bersamaan dengan silikon, tetapi hayat perkhidmatannya tidak lama.

& quot;Reseptor bukan fullerene mempunyai kecekapan yang sangat tinggi, tetapi mengandungi ikatan lemah yang mudah dipisahkan di bawah foton bertenaga tinggi, terutamanya foton ultraungu [ultraviolet] yang biasa dalam cahaya matahari," Penolong Penyelidik Saintis dalam Kejuruteraan Elektrik dan Sains Komputer di Universiti Michigan Li Yongxi berkata. Pengarang kertas Nature Communications.

Dengan mengkaji sifat terdegradasi sel suria yang tidak dilindungi itu, pasukan menyedari bahawa mereka hanya memerlukan sokongan di beberapa tempat. Pertama, mereka perlu menyekat sinaran ultraviolet. Untuk tujuan ini, mereka menambah lapisan zink oksida, bahan pelindung matahari biasa, ke sisi kaca yang menghadap matahari.

Lapisan zink oksida yang lebih nipis berhampiran kawasan menyerap cahaya membantu menghantar elektron yang dihasilkan suria ke elektrod. Malangnya, ia turut memusnahkan penyerap cahaya yang rapuh, jadi pasukan itu menambah lapisan bahan berasaskan karbon yang dipanggil IC-SAM sebagai penampan.

Di samping itu, elektrod yang menarik bercas positif"lubang" (pada asasnya ruang yang dikosongkan oleh elektron) ke dalam litar juga boleh bertindak balas dengan penyerap cahaya. Untuk melindungi bahagian itu, mereka menambah satu lagi lapisan penampan, iaitu fullerene berbentuk seperti bola sepak.

Pasukan itu kemudiannya menguji pertahanan baharu mereka di bawah simulasi cahaya matahari dengan keamatan yang berbeza-beza, daripada cahaya biasa 1 matahari hingga 27 matahari, dan suhu setinggi 150 darjah Fahrenheit. Dengan mengkaji bagaimana prestasi menurun di bawah keadaan ini, pasukan membuat kesimpulan bahawa sel solar masih boleh beroperasi pada kecekapan 80% selepas 30 tahun.

Forrest melihat masa depan peranti ini"datang ke tetingkap berhampiran anda." Pasukannya telah meningkatkan ketelusan modul kepada 40%. Mereka percaya mereka boleh mendekati 60% ketelusan.

Mereka juga sedang berusaha untuk meningkatkan kecekapan daripada 10% yang dicapai dalam modul lut sinar laporan kepada menghampiri 15% yang dipercayai boleh dilakukan dengan ketelusan yang tinggi. Memandangkan bahan itu boleh dijadikan cecair, kos pembuatan dijangka agak rendah.