Прозрачные солнечные панели достигли рекордной энергоэффективности

Энергоэффективность солнечных элементов составила 10,8% при степени прозрачности материала 45,8%. Этого удалось достичь, используя органический углеродный состав ячеек, а не кремниевый. Ячейки имеют зеленоватый оттенок, больше похожий на серый цвет солнцезащитных очков или автомобильных стекол

Исследователи зафиксировали рекордное значение энергетической эффективности, показанное прозрачными солнечными элементами с нейтральным цветом.

«Окна, которые являются частью фасадов зданий, служат идеальным местом для размещения органических солнечных элементов, так как они могут дать то, чего нельзя получить от кремния, а именно, сочетание очень высокой эффективности преобразования энергии с очень высокой степенью прозрачности».

Стеклянные фасады зданий обычно имеют покрытие, которое отражает и поглощает определенную спектральную часть света как в видимом, так и в инфракрасном диапазонах волн. Это необходимо для уменьшения яркости свечения и степени нагрева поверхностей внутри здания.

Вместо того, чтобы отбрасывать часть энергии солнечного излучения, прозрачные солнечные панели могли бы использовать ее, удовлетворяя потребность в электроснабжении здания. Прозрачность некоторых существующих окон сопоставима с прозрачностью солнечных элементов, о которых говорится в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences, https://doi.org/10.1073/pnas.2007799117.

«Разработанная структура нового материала должна сочетать в себе несколько качеств для того, чтобы хорошо поглощать солнечный свет, создавать высокое напряжение, сильный ток, обладать низким сопротивлением и высокой прозрачностью нейтрального цвета».

Новый материал представляет собой комбинацию органических молекул, сконструированных таким образом, чтобы сохранять прозрачность в видимой части спектра световых волн и поглощать излучение в ближнем инфракрасном, невидимом диапазоне, на который приходится большая часть переносимой в пространстве солнечной энергии.

Исследователи разработали оптические покрытия для увеличения мощности солнечной ячейки, получаемой от поглощения инфракрасного излучения, и сохранения прозрачности материала для видимого диапазона световых волн - это два качества, которые обычно конкурируют друг с другом.

В одном из типов устройства вместо электрода из оксида индия и олова использовался серебряный электрод, который смог повысить эффективность солнечного элемента до 10,8% при степени прозрачности материала 45,8%. Однако пока его слегка зеленоватый прозрачный оттенок может подойти лишь для ограниченного использования.

Источник: University of Michigan