A célula solar usada na janela elétrica tem uma vida útil de 30 anos

A energia solar é a forma mais barata de energia produzida pela humanidade desde a Revolução Industrial. Ao usar esses dispositivos nas janelas, seu prédio se torna uma usina de energia.

Embora o silício ainda seja o rei da eficiência do painel solar, ele não é transparente. Para painéis solares adequados para janelas, os pesquisadores têm explorado materiais orgânicos ou à base de carbono. O desafio enfrentado pela equipe da Forrest é como evitar que os materiais orgânicos de conversão de luz muito eficientes se degradem rapidamente durante o uso.

As vantagens e desvantagens desses materiais residem nas moléculas que transportam elétrons foto-gerados para os eletrodos, pontos de entrada dos circuitos que usam ou armazenam energia solar. Estes materiais são frequentemente designados por&receptores não fulerenos &; para os distinguir dos receptores de fulereno&mais robustos mas menos eficientes &; feito de malha de carbono em nanoescala. As células solares feitas de aceptores não fulerenos dopados com enxofre podem atingir uma eficiência de 18% equivalente ao silício, mas sua vida útil não é longa.

Os receptores não fulerenos têm uma eficiência muito elevada, mas contêm ligações fracas que são facilmente dissociadas sob fótons de alta energia, especialmente fótons ultravioleta [ultravioleta] que são comuns na luz solar," O cientista assistente de pesquisa em Engenharia Elétrica e Ciência da Computação da Universidade de Michigan Li Yongxi disse. Autor do artigo da Nature Communications.

Ao estudar a natureza degradada dessas células solares desprotegidas, a equipe percebeu que elas só precisam de suporte em alguns lugares. Primeiro, eles precisam bloquear os raios ultravioleta. Para isso, eles adicionaram uma camada de óxido de zinco, um ingrediente comum de protetor solar, na lateral do vidro voltada para o sol.

A camada mais fina de óxido de zinco próxima à área de absorção de luz ajuda a conduzir elétrons gerados pelo sol para o eletrodo. Infelizmente, ele também destruiu o frágil absorvedor de luz, então a equipe adicionou uma camada de material à base de carbono chamada IC-SAM como buffer.

Além disso, os eléctrodos que extraem orifícios&com carga positiva &. (essencialmente o espaço desocupado pelos elétrons) no circuito também pode reagir com absorvedores de luz. Para proteger esse lado, eles adicionaram outra camada de proteção, que é um fulereno em forma de bola de futebol.

A equipe então testou suas novas defesas sob luz solar simulada de intensidades variadas, da luz típica de 1 sol a 27 sóis, e temperaturas de até 150 graus Fahrenheit. Ao estudar como o desempenho cai sob essas condições, a equipe inferiu que as células solares ainda podem operar com eficiência de 80% após 30 anos.

Forrest vê o futuro desses dispositivos" chegando a uma janela perto de você." Sua equipe aumentou a transparência do módulo para 40%. Eles acreditam que podem se aproximar de 60% de transparência.

Eles também estão trabalhando para aumentar a eficiência dos 10% alcançados no módulo translúcido do relatório para perto dos 15% que se acredita ser possível com alta transparência. Uma vez que o material pode ser transformado em líquido, espera-se que o custo de fabricação seja relativamente baixo.