"พลังงานแสงอาทิตย์เป็นพลังงานรูปแบบที่ถูกที่สุดที่มนุษย์เคยผลิตมานับตั้งแต่การปฏิวัติอุตสาหกรรม" สตีเฟน ฟอร์เรสต์ ศาสตราจารย์ด้านวิศวกรรมไฟฟ้าจากมหาวิทยาลัยปีเตอร์ เอ. แฟรงเกน ซึ่งเป็นผู้นำการวิจัยกล่าว "เมื่อใช้อุปกรณ์เหล่านี้กับหน้าต่าง อาคารของคุณจะกลายเป็นโรงไฟฟ้า"

แม้ว่าซิลิกอนยังคงเป็นราชาแห่งประสิทธิภาพของแผงโซลาร์เซลล์ แต่ก็ไม่โปร่งใส สำหรับแผงโซลาร์ที่เป็นมิตรต่อหน้าต่าง นักวิจัยได้สำรวจวัสดุอินทรีย์หรือคาร์บอน ความท้าทายสำหรับทีมของ Forrest คือวิธีป้องกันไม่ให้วัสดุแปลงแสงอินทรีย์ที่มีประสิทธิภาพมากเสื่อมโทรมอย่างรวดเร็วระหว่างการใช้งาน

ความแข็งแรงและจุดอ่อนของวัสดุเหล่านี้อยู่ในโมเลกุลที่ถ่ายโอนอิเล็กตรอนที่สร้างด้วยแสงไปยังอิเล็กโทรด ซึ่งเป็นจุดเข้าสู่วงจรที่ใช้หรือเก็บพลังงานแสงอาทิตย์ วัสดุเหล่านี้เป็นที่รู้จักกันโดยทั่วไปว่าเป็น "ตัวรับที่ไม่ใช่ฟูลเลอรีน" เพื่อแยกวัสดุเหล่านี้ออกจาก "ตัวรับฟูลเลอรีน" ที่ทนทานกว่าแต่มีประสิทธิภาพน้อยกว่าที่ทำจากตาข่ายคาร์บอนระดับนาโน เซลล์แสงอาทิตย์ที่ผลิตด้วยตัวรับที่ไม่ใช่ฟูลเลอรีนที่มีกำมะถันสามารถบรรลุประสิทธิภาพที่เทียบได้กับซิลิกอนถึง 18% แต่จะอยู่ได้ไม่นาน

ทีมงานซึ่งรวมถึงนักวิจัยจาก North Carolina State University และ Tianjin University และ Zhejiang University ในประเทศจีนได้ตั้งเป้าหมายที่จะเปลี่ยนแปลงสิ่งนั้น ในการทดลอง พวกเขาแสดงให้เห็นว่าหากไม่ปกป้องวัสดุที่เปลี่ยนแสงแดด ประสิทธิภาพจะลดลงเหลือน้อยกว่า 40% ของค่าเริ่มต้นภายใน 12 สัปดาห์ภายใต้การส่องสว่างของดวงอาทิตย์ 1 ดวง

"ตัวรับที่ไม่ใช่ฟูลเลอรีนทำให้เกิดประสิทธิภาพสูงมาก แต่มีพันธะที่อ่อนแอซึ่งแยกตัวได้ง่ายภายใต้โฟตอนพลังงานสูง โดยเฉพาะอย่างยิ่งโฟตอน UV [อัลตราไวโอเลต] ที่พบได้ทั่วไปในแสงแดด" Yongxi Li ผู้ช่วยนักวิทยาศาสตร์การวิจัยของ UM ด้านวิศวกรรมไฟฟ้าและวิทยาการคอมพิวเตอร์กล่าว ผู้เขียนกระดาษในการสื่อสารธรรมชาติ

จากการศึกษาธรรมชาติของการเสื่อมสภาพในเซลล์แสงอาทิตย์ที่ไม่มีการป้องกันเหล่านี้ ทีมงานตระหนักดีว่าพวกเขาต้องการเพียงการเสริมแรงในไม่กี่แห่งเท่านั้น ก่อนอื่นพวกเขาต้องปิดกั้นแสงยูวีนั้น ด้วยเหตุนี้พวกเขาจึงเพิ่มชั้นของซิงค์ออกไซด์ซึ่งเป็นส่วนผสมของครีมกันแดดทั่วไปที่ด้านที่หันเข้าหาแสงแดดของกระจก

ชั้นสังกะสีออกไซด์ที่บางลงถัดจากบริเวณดูดซับแสงจะช่วยนำอิเล็กตรอนที่สร้างจากพลังงานแสงอาทิตย์ไปยังอิเล็กโทรด น่าเสียดายที่ตัวดูดซับแสงที่เปราะบางลงด้วย ดังนั้นทีมงานจึงเพิ่มชั้นของวัสดุที่เป็นคาร์บอนที่เรียกว่า IC-SAM เป็นบัฟเฟอร์

นอกจากนี้ อิเล็กโทรดที่ดึง "รู" ที่มีประจุบวก ซึ่งโดยพื้นฐานแล้วเป็นช่องว่างที่ว่างโดยอิเล็กตรอน เข้าไปในวงจรก็สามารถทำปฏิกิริยากับตัวดูดซับแสงได้เช่นกัน เพื่อป้องกันปีกข้างนั้น พวกเขาได้เพิ่มชั้นบัฟเฟอร์อีกชั้นหนึ่ง โดยชั้นนี้มีลักษณะเป็นฟูลเลอรีนที่มีรูปร่างเหมือนลูกฟุตบอล

จากนั้นทีมได้ทดสอบการป้องกันใหม่ภายใต้ความเข้มของแสงแดดจำลอง ตั้งแต่ดวงอาทิตย์ปกติ 1 ดวงจนถึงแสง 27 ดวง และอุณหภูมิสูงถึง 150 องศาฟาเรนไฮต์ จากการศึกษาว่าประสิทธิภาพลดลงอย่างไรภายใต้สภาวะเหล่านี้ ทีมงานคาดการณ์ว่าเซลล์แสงอาทิตย์จะยังคงทำงานที่ประสิทธิภาพ 80% หลังจาก 30 ปี

Forrest มองเห็นอนาคตของอุปกรณ์เหล่านี้ "กำลังจะมาที่หน้าต่างใกล้ๆ คุณ" ทีมของเขาได้เพิ่มความโปร่งใสของโมดูลเป็น 40% แล้ว พวกเขาเชื่อว่าพวกเขาสามารถเข้าใกล้ความโปร่งใส 60%

พวกเขากำลังพยายามเพิ่มประสิทธิภาพจาก 10% ที่ได้รับในโมดูลกึ่งโปร่งใสที่รายงาน ซึ่งใกล้เคียงกับ 15% ที่เชื่อว่าเป็นไปได้ด้วยความโปร่งใสสูง เนื่องจากวัสดุสามารถเตรียมเป็นของเหลวได้ คาดว่าต้นทุนการผลิตจะค่อนข้างต่ำ

ส่วนหนึ่งของการวิจัยได้ดำเนินการใน UM Lurie Nanofabrication Facility ฟอเรสต์ยังเป็นศาสตราจารย์ด้านวิศวกรรมของ Paul G. Goebel อีกด้วย เขาเป็นศาสตราจารย์ด้านวิศวกรรมไฟฟ้าและวิทยาการคอมพิวเตอร์ ฟิสิกส์ และวัสดุศาสตร์และวิศวกรรมศาสตร์

การวิจัยได้รับทุนจากสำนักงานวิจัยกองทัพเรือและสำนักงานประหยัดพลังงานและพลังงานทดแทนของกระทรวงพลังงานสหรัฐ Universal Display Corp. ถือใบอนุญาตทำงานสล็อตออนไลน์ 918kiss