Pencereler İçin ‘Şeffaf Güneş Panelleri’ %8 Verimlilik Rekoru Kırdı

Kesik çizgilerle gösterilen şeffaf bir organik güneş pilinin fotoğrafı. Kredi: Yongxi Li.
Kesik çizgilerle gösterilen şeffaf bir organik güneş pilinin fotoğrafı. Kredi: Yongxi Li.

Güç kaynağı olarak hizmet veren gökdelenlere bir adım daha yaklaşarak, Michigan Üniversitesi araştırmacıları tarafından yönetilen bir ekip, renksiz, şeffaf güneş pilleri – panelleri için yeni bir verimlilik rekoru kırdı.

Ekip, geleneksel silikon yerine organik veya karbon bazlı bir tasarımla %8,1 verimlilik ve %43,3 şeffaflık elde etti. Hücreler hafif yeşil bir renge sahipken, güneş gözlüklerinin ve otomobil camlarının grisine çok benziyorlar.

Peter Stephen Forrest, ” Her binanın ön yüzünde bulunan pencereler, organik güneş pilleri için ideal bir konumdur çünkü silikonun sunamayacağı bir şey sunarlar, bu çok yüksek verimlilik ve çok yüksek görünür şeffaflığın bir birleşimidir ” dedi. A. Franken Seçkin Üniversite Mühendislik Profesörü ve araştırmayı yöneten Paul G. Goebel Mühendislik Profesörü.

Cam cepheli binalar, tipik olarak, binanın içindeki parlaklığı ve ısınmayı azaltmak için spektrumun hem görünür hem de kızılötesi kısımlarında ışığın bir kısmını yansıtan ve emen bir kaplamaya sahiptir. Bu enerjiyi atmak yerine, şeffaf güneş panelleri, binanın elektrik ihtiyacından bir ısırık almak için onu kullanabilir. Bazı mevcut pencerelerin şeffaflığı, Forrest’in Proceedings of the National Academy of Sciences dergisinde yer alan grup raporlarının şeffaflığına benziyor.

solarpanel transparent2
şeffaf güneş panelleri

“Geliştirdiğimiz yeni malzeme ve ürettiğimiz cihazın yapısı, aynı anda iyi güneş ışığı emilimi, yüksek voltaj, yüksek akım, düşük direnç ve renk-nötr şeffaflık sağlamak için birden fazla değiş tokuşu dengelemek zorundaydı” dedi. Elektrik mühendisliği ve bilgisayar bilimlerinde yardımcı araştırma bilimcisi olan Yongxi Li.

Yeni malzeme, görünürde şeffaf olacak ve güneş ışığında enerjinin çoğunu oluşturan spektrumun görünmez bir parçası olan yakın kızılötesini emecek şekilde tasarlanmış organik moleküllerin bir kombinasyonudur. Ek olarak, araştırmacılar hem kızılötesi ışıktan üretilen gücü hem de görünür aralıktaki şeffaflığı artırmak için optik kaplamalar geliştirdiler – genellikle birbiriyle rekabet halinde olan iki özellik.

Cihazın renk” nötr versiyonu” bir indiyum kalay oksit elektrot ile yapılmıştır. Gümüş bir elektrot, %45,8 şeffaflıkla verimliliği% 10,8’e çıkardı . Bununla birlikte, bu sürümün hafif yeşilimsi tonu bazı pencere uygulamalarında kabul edilemez.

Şeffaf güneş pilleri, pencereye çarpan ışıktan ne kadar enerjinin iç tarafta elektrik veya iletilen ışık olarak mevcut olduğunu açıklayan ışık kullanım verimliliği ile ölçülür . Önceki şeffaf güneş pilleri , kabaca %2-3’lük ışık kullanım verimliliğine sahiptir, ancak indiyum kalay oksit hücre %3,5 olarak derecelendirilmiştir ve gümüş versiyonu %5’lik bir ışık kullanım verimliliğine sahiptir.

Her iki versiyon da diğer şeffaf güneş pillerinden daha az toksik olan malzemeler kullanılarak büyük ölçekte üretilebilir. Şeffaf organik güneş pilleri , güneş ışınları onlara dik açıyla çarptığında en verimli oldukları gerçeğinden yararlanarak yerel enlemler için de özelleştirilebilir. Çift camlı pencerelerin arasına yerleştirilebilir.

Forrest ve ekibi, bir sonraki hedef %7’lik bir ışık kullanım verimliliğine ulaşmak ve hücre ömrünü yaklaşık 10 yıla çıkarmak olan teknolojide çeşitli iyileştirmeler üzerinde çalışıyor . Ayrıca, yeni ve mevcut binalara şeffaf güneş pili pencereleri yerleştirmenin ekonomisini araştırıyorlar.

Araştırma, Ulusal Bilimler Akademisi Bildirilerinde Forrest, Li ve meslektaşları Xia Guo, Zhengxing Peng, Boning Qu, Hongping Yan, Harald Ade ve Maojie Zhang’ın “Renk-Nötr, Yarı Şeffaf Organik Fotovoltaik” başlıklı makalesinde yayınlandı. . Ekip, Kuzey Carolina Eyalet Üniversitesi, Çin’deki Soochow Üniversitesi ve SLAC Ulusal Hızlandırıcı Laboratuvarı’ndaki araştırmacıları içermektedir.

Daha fazla bilgi: Yongxi Li el al., “Elektrikli pencere uygulamaları için renksiz, yarı saydam organik fotovoltaikler”, PNAS (2020). www.pnas.org/cgi/doi/10.1073/pnas.2007799117

Dergi bilgisi: Ulusal Bilimler Akademisi Bildirileri

Michigan Üniversitesi tarafından sağlandı 

Alper Yaman
Technopost ile Freelance tasarımcı ve geliştirici olarak, birçok kurumsal markaya hizmet sunuyoruz. Çalıştığımız alanlar'da edindiğimiz deneyimleri ihtiyaçlarınız doğrultusunda sizlere kaliteli işlere imza atarak sunmaktan gurur duyuyoruz!