Превращают окна в солнечные панели: исследователи из Лондона представили новые полупрозрачные элементы

Международная группа исследователей из Университетского колледжа Лондона разработала полупрозрачные солнечные элементы, которые можно устанавливать на окна.

Эта технология призвана превратить здания в генераторы энергии как ночью, так и в пасмурную погоду. Новые элементы пропускают 30% солнечного света, тогда как обычные окна — 80–90%. Как отмечает ведущий автор исследования из Института открытий материалов UCL Моджтаба Абди-Джалеби, на крышах обычно устанавливают солнечные панели, однако большие оконные проёмы большинства современных зданий в значительной степени остаются неиспользованными для сбора солнечной энергии.

По его словам, в долгосрочной перспективе планируется создание полупрозрачных фотоэлектрических элементов, которые будут такими же простыми в установке, как и оконные пленки. С развитием технологии эти элементы могут изготавливаться в виде гибких пленок, которые можно будет наносить непосредственно на стекла автомобилей и другие прозрачные поверхности для выработки электроэнергии.

Ведущий автор исследования Симинг Хуанг добавляет, что ещё одним преимуществом этой технологии является тонировка стекол и экономия электроэнергии на охлаждении помещений. Это особенно актуально для жарких регионов, где большая часть энергии тратится на кондиционирование.

Элементы были изготовлены из перовскита, который, в отличие от традиционных кремниевых фотоэлементов, способен генерировать электричество за счет освещения в помещении, поскольку его состав можно регулировать для лучшего поглощения соответствующих длин волн света. Исследователи использовали компьютерное моделирование для определения оптимального расположения и толщины слоев в солнечной батарее, которые обеспечивали бы прозрачность и эффективность.

По результатам моделирования учёные создали слой перовскита толщиной 185 нм. В традиционных солнечных элементах слой перовскита в 3–4 раза толще. Исследователи добавили молекулу 3-трифторметил-1H-1,2,4-триазол, который уменьшил количество дефектов в перовските, известных как “ловушки”, из-за чего электроны могут застревать до того, как энергия будет использована. Эта молекула помогла стабилизировать кристаллическую структуру перовскита, предотвращая его деградацию со временем.

Кроме того, исследователи создали прозрачный электрод. В перовскитных элементах электрод обычно изготавливается из золота и блокирует солнечный свет. Чтобы сделать электрод более прозрачным, ученые поместили тонкий слой золота между двумя прозрачными слоями оксида молибдена, что помогло свету проходить сквозь золото за счет уменьшения отражения.

Исследователи создали панель размером 30 × 30 см и обнаружили, что солнечные элементы способны преобразовывать 22 % яркого комнатного света (1000 лк) в электричество и 14 % солнечного света. Устройство без дополнительных элементов сохранило 80 % своей эффективности в течение 300 часов непрерывного воздействия света при стандартном ускоренном испытании на долговечность.

Результаты опубликованы в журнале Advanced Energy Materials

Источник: TechXplore