在有机材料和外部缓冲剂之间添加了材料层(IC-SAM和C70)的OPV的横截面切片的透射电子显微镜(TEM)图像，在该材料经受高强度光以复制30年的估计年龄之后。它揭示了一个完整的有机有源区，在边缘没有击穿。学分:密歇根大学坎丁由密歇根大学领导的研究表明，一种新的透明友好型太阳能电池设计可以将高效率与30年的估计寿命结合起来。它可能为同样提供太阳能的窗户铺平道路。领导这项研究的彼得·弗兰克大学电气工程杰出教授斯蒂芬·福雷斯特说:“太阳能是自工业革命以来人类生产的最廉价的能源形式之一。”。"把这些设备用在窗户上，你的建筑就变成了发电厂."
尽管硅仍然是太阳能电池板效率的王，但它并不透明。对于窗户友好型太阳能电池板，研究人员一直在探索有机或碳基材料。福雷斯特团队面临的挑战是如何防止非常高效的有机光转换材料在使用过程中迅速降解。
这些材料的优势和劣势在于将光生电子转移到电极的分子，电极的入口指向使用或储存太阳能的电路。这些材料通常被称为“非富勒烯受体”，以区别于由纳米级碳网制成的更坚固但效率较低的“富勒烯受体”。用掺有硫的非富勒烯受体制成的太阳能电池可以达到与硅相当的18%的效率，但它们不会持续太久。
该团队，包括北卡罗来纳州立大学、天津大学和中国浙江大学的研究人员，着手改变这种情况。在他们的实验中，他们表明，在没有保护阳光转换材料的情况下，在相当于1个太阳的光照下，效率在12周内下降到初始值的40%以下。
“非富勒烯受体导致非常高的效率，但含有弱键，在高能光子下很容易解离，尤其是阳光中常见的紫外线(UV)光子，”电气工程和计算机科学领域的U-M助理研究科学家、《自然通讯》论文的第一作者李永西说。
通过研究这些未受保护的太阳能电池退化的本质，研究小组认识到它们只需要在少数地方支撑。首先，他们需要阻挡紫外线。为此，他们在玻璃的向阳面添加了一层氧化锌——一种常见的防晒成分。
靠近光吸收区域的较薄的氧化锌层有助于将太阳能产生的电子传导到电极。不幸的是，它也分解了脆弱的光吸收体，所以研究小组增加了一层叫做IC-SAM的碳基材料作为缓冲。
此外，将带正电荷的“空穴”——基本上是电子腾出的空间——引入电路的电极也可以与光吸收剂发生反应。为了保护侧翼，他们增加了另一层缓冲层，这一层是一种形似足球的富勒烯。
然后，研究小组在不同强度的模拟阳光下测试了他们的新防御，从典型的1个太阳到27个太阳的光，以及高达150华氏度的温度。通过研究在这些条件下性能如何下降，研究小组推断，30年后太阳能电池仍将以80%的效率运行。
福雷斯特看到这些设备的未来“就在你身边的窗口”。他的团队已经将模块的透明度提高到了40%。他们相信他们可以达到60%的透明度。
他们还致力于将半透明模块的效率从报道的10%提高到更高，接近高透明度下的15%。因为材料可以制备成液体，所以制造成本预计相对较低。
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