Forskere skaber farverige solceller ved hjælp af hybrid organisk-uorganisk PV-teknologi

Forskere ved University of Michigan har udviklet en ny, iøjnefaldende gennemsigtig fotovoltaisk celle lavet af en ny blanding af organiske og uorganiske materialer, der bringer farverige solceller et skridt tættere på markedet.

Professor Jay Guo og hans gruppe har skabt en amerikansk flagfilm i palmestørrelse ved hjælp af en kombination af organiske og uorganiske (amorft silicium) materialer (billedet ovenfor og nedenfor). Guo forklarer: “Alle de røde striber, den blå baggrund og så videre – alle fungerende solceller.”

Tiltrækningen ved sådanne farverige enheder ligger ikke så meget i den effektivitet, de tilbyder (i dette tilfælde 2%, typisk mindre end 10%), men i den brede vifte af mulige anvendelser. Ifølge Guo, “det giver en helt anden måde at bruge solteknologi på.” Han forklarer: ”I dag er solpaneler sorte, og det eneste sted, du kan sætte dem på en bygning, er på taget… Vi tror på, at vi kan gøre solpaneler smukkere – i hvilken som helst farve en designer ønsker. Og vi kan bruge disse paneler i stor skala, selv indendørs.”

En række solcelleteknologier er blevet foreslået til udvikling af sådanne bygningsintegrerede fotovoltaiske (BIPV) applikationer, herunder organiske PV og farvestofsolceller. Udvalget af farver, der er muligt med sådanne teknologier, er dog begrænset af valget af materialer. Økologiske solceller fås for eksempel kun i rød og gul, men ikke i blå eller grøn. I nanostrukturerede enheder ændres farven afhængigt af betragtningsvinklen, hvilket giver cellerne en unaturlig iris.

For at løse dette problem brugte Guos team ekstremt tynde lag af amorft silicium (det samme materiale, der bruges i amorft silicium PV-moduler) og coated dem med ledende organiske materialer. Ved omhyggeligt at kontrollere tykkelsen af ​​det amorfe silicium var hans gruppe i stand til med succes at tune cellens farve til hele spektret af primærfarver, der er synlige for det menneskelige øje: rød, blå og grøn – samtidig med at de opnåede en energikonverteringseffektivitet på 2%.

Billedkilde: Yong et al. / Naturen

Selvom forskere fortsætter med at forbedre effektiviteten, vil der altid være en afvejning mellem farve og effektivitet, fordi de farver, vi opfatter, er de dele af solspektret, som cellen ikke kan bruge til at generere elektricitet. Normale PV-moduler fremstår sorte i sammenligning, fordi de absorberer alle farver.

Men i modsætning til konventionelle PV-moduler har Guos celler den fordel, at de producerer den samme mængde elektricitet uanset solens position.

Selvom omkostningerne ved at producere sådanne celler er ukendte, kan de anvendte processer teoretisk tilpasses relativt nemt og billigt til at producere farvede glasvinduer, reklametavler og endda persienner, der høster solenergi uden at ofre æstetikken.

Guo har mistanke om: “Solenergi er praktisk talt uudtømmelig og er den eneste energikilde, der kan opretholde os på lang sigt. Vi er nødt til at finde ud af, hvordan vi bruger så meget af det som muligt.”

Top billedkilde: Joseph Xu / University of Michigan