(Phys.org) -- UCLA-onderzoekers hebben een nieuwe transparante zonnecel ontwikkeld die een vooruitgang is om ramen in huizen en andere gebouwen de mogelijkheid te geven elektriciteit op te wekken terwijl mensen toch naar buiten kunnen kijken. Hun studie verschijnt in het tijdschrift ACS Nano .

Het UCLA-team beschrijft een nieuw soort polymere zonnecel (PSC) die energie produceert door voornamelijk infrarood licht te absorberen, niet zichtbaar licht, waardoor de cellen bijna 70% transparant zijn voor het menselijk oog. Ze maakten het apparaat van een fotoactief plastic dat infrarood licht omzet in elektrische stroom.

"Deze resultaten openen het potentieel voor zichtbaar transparante polymere zonnecellen als add-on componenten van draagbare elektronica, slimme ramen en in gebouwen geïntegreerde fotovoltaïsche energie en in andere toepassingen, " zei studieleider Yang Yang, een UCLA hoogleraar materiaalkunde en techniek, die ook directeur is van het Nano Renewable Energy Center van het California NanoSystems Institute (CNSI).

Yang voegde eraan toe dat er wereldwijd intense belangstelling is voor zogenaamde polymere zonnecellen. "Onze nieuwe PSC's zijn gemaakt van plasticachtige materialen en zijn lichtgewicht en flexibel, "zei hij. "Wat nog belangrijker is, ze kunnen in grote hoeveelheden tegen lage kosten worden geproduceerd."

Polymere zonnecellen hebben veel aandacht getrokken vanwege hun voordelen ten opzichte van concurrerende zonneceltechnologieën. Wetenschappers hebben PSC's ook intensief onderzocht op hun potentieel om unieke vooruitgang te boeken voor bredere toepassingen. Verschillende van dergelijke toepassingen zouden mogelijk worden gemaakt door krachtige zichtbaar transparante fotovoltaïsche (PV) apparaten, inclusief in het gebouw geïntegreerde fotovoltaïsche energie en geïntegreerde PV-opladers voor draagbare elektronica.

Eerder, er zijn veel pogingen gedaan om zichtbaar transparante of semitransparante PSC's aan te tonen. Echter, deze demonstraties resulteren vaak in een lage transparantie van zichtbaar licht en/of een lage apparaatefficiëntie omdat geschikte polymere PV-materialen en efficiënte transparante geleiders niet goed werden ingezet bij het ontwerp en de fabricage van apparaten.

Een team van UCLA-onderzoekers van het California NanoSystems Institute, de UCLA Henry Samueli School of Engineering and Applied Science en UCLA's Department of Chemistry and Biochemistry hebben hoge prestaties aangetoond, oplossing-verwerkt, zichtbaar transparante polymere zonnecellen door de opname van nabij-infrarood lichtgevoelig polymeer en het gebruik van zilveren nanodraadcomposietfilms als de bovenste transparante elektrode. Het nabij-infrarood fotoactieve polymeer absorbeert meer nabij-infrarood licht, maar is minder gevoelig voor zichtbaar licht, balanceren van zonnecelprestaties en transparantie in het zichtbare golflengtegebied.

Een andere doorbraak is de transparante geleider gemaakt van een mengsel van zilveren nanodraad en titaniumdioxide nanodeeltjes, die de in het verleden gebruikte ondoorzichtige metalen elektrode kon vervangen. Met deze composietelektrode kunnen de zonnecellen ook economisch worden vervaardigd door oplossingsverwerking. Met deze combinatie, 4% stroomconversie-efficiëntie voor in oplossing verwerkte en zichtbaar transparante polymere zonnecellen is bereikt.

"We zijn enthousiast over deze nieuwe uitvinding op transparante zonnecellen, waarin onze recente ontwikkelingen op het gebied van transparante geleidende vensters zijn toegepast (ook gepubliceerd in ACS Nano ) om deze apparaten te fabriceren, " zei Paul S.Weiss, CNSI-directeur en Fred Kavli-leerstoel in NanoSystems Sciences.