"Витражи" фотоволтаични фитили формата и функцията

Anonim

"Витражи " фотоволтаични форми и функции

електроника

Хайди Хоупъс

5 март 2014 г.

7 снимки

Това колоритно американско знаме в действителност е функционална и прозрачна слънчева клетка (Photo: Joseph Xu, Michigan Engineering Communications & Marketing)

Красива витражна инсталация, цветен билборд или редици прозорци в офис сграда ... всички като електрически генериращи слънчеви клетки? Ново изследване в Университета в Мичиган дава метод за създаване на прозрачни и цветни слънчеви клетки, използващи хибриден силициев / органичен състав, и освен това избягва някои от проблемите на предишни цветни и прозрачни слънчеви клетки.

Много от съществуващите варианти за цветни слънчеви клетки зависят от багрила, които разпръскват светлина и размазват фон, или плазмонични или фотонни филтри, които имат недостатъка, при който изместен ъгъл на гледане води до нежелани цветови промени. За да се създаде цветна слънчева клетка, която избягва тези проблеми и е прозрачна, Джей Guo и неговият изследователски екип направиха няколко ключови решения.

Първо, прозрачността налага тънък полупроводников слой в диапазона от 10-20 nm, много по-тънък от обикновените легирани силициеви слънчеви клетки. Този проблем се решава с помощта на слой аморфен силиций (a-Si), а не кристален силиций. Промишлеността с плосък дисплей вече използва a-Si и по този начин съществува съществуваща технология за депозиране на големи количества от веществото, като например някой, който би искал да създаде големи прозорци на слънчевите панели.

Вторият е проблемът за създаване на цвят. Научно-изследователският екип на Guo установи, че чрез отлагане на различни дебелини на a-Si те са получили различни цветове в получения панел: 6 nm за синьо, 11 nm за зелено и 31 nm за червено, в този експеримент.

Използвайки тези цветни клетки, екипът на Гуо създава малък американски флаг, който на пръв поглед е просто декоративно стъкло, но под слънчевата светлина се произвеждат почти 2 mA от тока с 2% ефективност. За разлика от това чистите органични слънчеви панели обикновено получават около 10% ефективност. По дефиниция светлината се отразява обратно в очите ни, когато възприемаме цвета, така че цветният слънчев панел няма да има същата ефективност като нещо черно.

Изследователите казват, че това е един от сделките за размяна на полезност за красота. Освен това Гуо предвижда цветните клетки, по заслугите на тяхната привлекателност, да се използват по-скоро от цели страни на сградите, а не само от покриви.

Екипът също така създаде панели, които са отразяващи, а не прозрачни, както е показано по-долу.

Освен това цветните панели не променят цветовете при гледане до ъгъл от 60-70 градуса. Ако се взирате в панела за котлета от другата страна на улицата, вероятно ще видите същия ефект, какъвто бихте гледали на тях.

Едно от новите приложения, предложени от изследователския екип, е покрив за оранжерии, в който зелената и ултравиолетовата светлина се абсорбират за преобразуване в електричество, докато преминават оптималните червени и сини дължини на вълните надолу към растенията.

Изследването първоначално е публикувано в научните доклади .

Във видеоклипа по-долу Guo описва своите изследвания и някои от предимствата на проекта.

Източник: Мичиганския университет

Това колоритно американско знаме в действителност е функционална и прозрачна слънчева клетка (Photo: Joseph Xu, Michigan Engineering Communications & Marketing)

Цветна слънчева клетка, която също е отразяваща, а не прозрачна (Снимка: Joseph Xu, Michigan Engineering Communications & Marketing)

Един член на изследователския екип изпробва проводимостта на цветна слънчева клетка (Photo: Joseph Xu, Michigan Engineering Communications & Marketing)

Всички зони на този прозрачен американски флаг слънчева клетка провеждат електричество (Снимка: Джоузеф Xu, Michigan Engineering Communications & Marketing)

Цветна слънчева клетка, която е отразяваща, а не прозрачна (Снимка: Джоузеф Xu, Michigan Engineering Communications & Marketing)

Прозрачна слънчева клетка, задържана до светлината на прозореца (Снимка: Джоузеф Xu, Michigan Engineering Communications & Marketing)

Цветна слънчева клетка, която е отразяваща, а не прозрачна (Снимка: Джоузеф Xu, Michigan Engineering Communications & Marketing)