Forskare från University of Michigan i USA har nått ett litet genombrott för den gröna omställningen genom att utveckla transparenta solceller med rekordhög effektivitet.
På sikt kan solcellerna installeras direkt i fönster, där de producerar el samtidigt som ljus kan passera och lysa upp huset – precis som vanliga fönster.
Tekniken är särskilt attraktiv i storstäder på stora glasfasader som i dag redan ofta är belagda med en film som reflekterar bort en del av solljuset för att reglera temperaturen och ljusinfallet. Tanken är att energin från ljuset ska användas i stället för att gå till spillo.
Rekord: Omvandlar tio procent av ljuset till el
Transparenta solceller bygger på en grundläggande byteshandel, där effektivitet offras för genomskinlighet. Därför är det särskilt imponerande att forskarnas nya solceller uppnådde en effektivitet på 10,8 procent och en transparens på 45,7 procent.
Med andra ord innebar det att den transparenta solcellen kunde omvandla en tiondel av det fångade solljuset till elektricitet, samtidigt som nästan hälften av ljuset fick passera genom. Och det är faktiskt rekord.
Effektiviteten ligger på cirka hälften av de kiselsolceller som sitter på din grannes tak, men är ungefär dubbelt så hög som effektiviteten hos andra transparenta solceller. Genomskinligheten motsvarar den som finns i en tonad bilruta eller ett par solglasögon.
Dansande elektroner skapar energi
Transparenta solceller skiljer sig en del från vanliga kiselsolceller. De består nämligen inte av kisel – som inte är genomskinligt – utan av organiska, kolbaserede material i mycket tunna plastskikt.
Ändå fungerar de transparenta solcellerna mer eller mindre på samma sätt som sin kiselkusin.
Solcellen består av ett N-skikt och ett P-skikt som är byggda av olika material vilket ger dem olika elektriska spänningar. N-skiktet har ett överskott av elektroner och P-skiktet har ett underskott. När de två skikten läggs ihop uppstår det ett därför ett elektriskt fält mellan dem.
När solen skiner på solcellen kan ljusets fotoner slå loss elektroner. De lösa elektronerna börjar röra sig i enlighet med de elektriska fälten i skikten. Elektronernas rörelse skapar elektrisk ström, som samlas upp i ett strömledande material och förs vidare genom kablar.
Forskarnas nästa mål är att fördubbla den transparenta solcellens effektivitet och förlänga dess livslängden till tio år.