Forskare tar fram högeffektiva solceller med 30 års livslängd

Foto: Robert Coelius/Michigan Engineering

Forskare vid University of Michigan i USA har tagit fram en transparent solcell, som kan fästas på fönster med en uppskattad livslängd på 30 år. Solcellen ska dessutom vara högeffektiv.

– Solenergi är den billigaste energiform som mänskligheten någonsin har producerat sedan den industriella revolutionen. Med dessa enheter som används på fönster blir din byggnad ett kraftverk, säger Stephen Forrest, professor vid University of Michigan som lett forskningen.

I solpaneler används oftast kisel, men materialet är inte transparent och passar därför inte till fönster. Forskarna har därför undersökt andra organiska eller kolbaserade-material. Utmaningen för forskarna bestod i att hitta ett material som inte bryts ned snabbt under användning.

Styrkan och svagheten hos dessa material ligger i molekylerna som överför de fotogenererade elektronerna till elektroderna, ingången som pekar mot kretsen som antingen använder eller lagrar solenergin. Dessa material är allmänt kända som "icke-fullerenacceptorer" ("non-fullerene acceptors") för att skilja dem från de mer robusta men mindre effektiva "fullerenacceptorerna" tillverkade av kolnät i nanoskala.

Icke-fullerenacceptorer ger mycket hög effektivitet, men innehåller dessvärre svaga bindningar som lätt gå sönder, enligt forskarna.  För att skydda solcellerna på utvalda ställen blockerade de UV-ljuset och använde för det ändamålet ett zinkoxidlager på glaset solexponerade sida.  De applicerade sedan ett kolbaserat material som kallas IC-SAM som en buffert. Materialet testades sedan och utifrån dem kunde forskarna extrapolera att solcellerna skulle hålla en effektivitet på 80 procent efter 30 år.