工程师创造出可持续工作30年的透明太阳能板

2021年09月15日 20:32 次阅读 稿源:cnBeta.COM 条评论

密歇根大学和其他机构的工程师创造了一种新的太阳能电池板,其透明度足以用于家庭和企业的窗户。除了透明之外,这种新的太阳能电池板还具有很高的转化效率和长期工作的能力,估计寿命为30年。该团队认为他们的新太阳能电池板可用于创建表面完全由太阳能电池板组成的商业建筑。

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如果使用透明的太阳能电池板创建一个多层的玻璃外墙建筑,整个建筑将成为一个发电站。三十年的寿命是一个很长的时间,但商业建筑的存在时间会比这长得多,这就导致了一个问题:当寿命结束时,建筑到底会发生什么。工程师们在探索了碳基材料而不是硅之后,创造了适合窗户的面板。

目前,最有效的太阳能电池板是由硅制成的,但这种材料并不透明,两种类型的材料被用于太阳能电池,称为"非富勒烯受体"和"富勒烯受体"。前者比后者更坚固,但效率较低。

使用非富勒烯受体的典型太阳能电池可以达到18%的效率,接近硅电池的效率。然而,它们的寿命没有那么长。在实验中,该项目的研究人员表明,如果不使用特别方法来保护将太阳光转化为电能的面板中的材料,在暴露在阳光下的12周内,光电转化效率会下降到初始值的40%以下。

工程师们研究了未受保护的太阳能电池的退化情况,发现了他们可以改进设计的地方。这些改进包括通过在玻璃朝向太阳的一面增加一个氧化锌层来阻挡紫外线。他们还在太阳能电池吸收光的区域附近集成了一个更薄的氧化锌层,但也必须添加一层由碳制成的称为IC-SAM的材料,以防止氧化锌分解光吸收器。最后,又添加了一层由足球形状的富勒烯组成的材料来保护光吸收装置。

目前,该模块的透明度为40%,但该团队认为他们可以在未来将其提高到60%的透明度。这种材料也可以制备成液体,而且该团队预计制造成本会很低。工程师们确定他们的透明太阳能板在30年后将保持80%的光电转换效率。

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