Ar putea fi combinat acest monitor și fereastră cu un panou solar? patat / Shutterstock.com
Imaginați-vă stând în fața unui perete de ferestre, supravegherea vederii. Auzi pe cineva intrând în cameră în spatele tău. Te întorci. „Bine ai venit”, spui tu. „Iată videoclipul pe care am vrut să vi-l arăt.” La apăsarea unui buton, ecranul dispare și ferestrele se transformă într-un ecran TV de înaltă definiție.
Nu, prietenul tău nu este James Bond și tu nu ești următorul Q. Totuși, chiar și în timp ce vizionezi videoclipul, televizorul tău de fereastră face tot posibilul pentru a preveni catastrofa globală, la fel cum a făcut vreodată vreun gadget din filmul Bond. Vedeți, este și un panou solar, care recoltează constant energie regenerabilă de la soare. Problema schimbărilor climatice nu este un supervilan tipic al filmului, dar este o problemă mai dificilă decât Goldfinger pozat. Mai rău, eforturile umanității de a o rezolva cu tehnologiile existente nu funcționează suficient de repede.
Eroii care intră în salvare ar putea fi o nouă tehnologie numită semiconductori organici, un nou mod de a produce materiale care conduc electricitatea numai în anumite condiții. Majoritatea semiconductoarelor din electronica modernă sunt realizate din cristal, formând roci elemente precum siliciu. Semiconductorii organici, în schimb, sunt compuși în principal din molecule pe bază de carbon. Ei iau mai puțin energie de făcut decât semiconductorii convenționali. O celulă fotovoltaică convențională, de exemplu, poate dura ani de zile pentru a produce atâta energie cât a fost necesară pentru a o construi; o celulă fotovoltaică organică durează doar câteva luni.
Cu toate acestea, poate cel mai interesant lucru despre semiconductorii organici este că este posibil să se proiecteze molecule care să fie flexibile, ușoare, colorate sau complet transparente. În laborator în care lucrez, proiectăm și testăm noi molecule mici care au proprietăți specifice, direcționate - cum ar fi realizarea unui simplu panou transparent într-o fereastră, ecran și panou solar.
Captarea energiei solare
Realizarea unui panou solar care este, de asemenea, o fereastră implică un pic de creativitate: trebuie să fie ceva care să absoarbă lumina, să producă electricitate și să permită luminii să treacă, pentru a permite oamenilor să vadă înăuntru și în afară.
Materialul nostru profită de faptul că o fereastră trebuie doar să transmită lumina vizibilă a omului; în laboratorul meu putem produce molecule care absorb doar razele UV și infraroșii, lungimi de undă ale luminii pe care ochii noștri nu le văd. Acestea sunt părți ale spectrului pe care oricum nu vrem să le trecem într-o fereastră. lumina UV îți dă o arsură solară. Și lumina infraroșie este fierbinte: Filtrându-l poate economisi consumul de energie și cheltuielile cu aerul condiționat. Este adevărat că metoda noastră nu captează absolut toată energia din lumina soarelui, dar este în regulă. cantitatea de energie solară care ajunge pe Pământ în fiecare oră is mai mult decât întreaga omenire folosește într-un an.
Întoarcerea procesului
Semiconductorii organici sunt de asemenea utili pentru realizarea de monitoare și afișaje. Dacă vă gândiți la asta, un ecran este practic un panou solar rulat înapoi. Generează lumină dintr-un curent electric. Ambii panouri solare și afișează ecranele implică conversii între lumină și electricitate. La fel cum putem proiecta semiconductori organici transparenți, putem proiecta molecule care emit culori specifice de lumină atunci când este aplicat un curent electric.
Puneți împreună o moleculă care emite roșu, o moleculă care emite albastru și o moleculă care emite verde și aveți o diodă organică care emite lumină. Acestea sunt cheia a ceea ce sunt cunoscute pe piața televizoarelor și monitorelor sub numele de ecrane OLED.
Pentru a face o fereastră inteligentă, ar trebui să depunem două straturi de semiconductori organici - un strat pentru a genera electricitate din lumina soarelui și altul pentru a emite lumină - pe o tigaie dintr-un material conductor transparent, cum ar fi oxid de staniu de indiu. Aceste tehnologii există, dar există nu este încă disponibil pentru vânzare.
Punând bucățile împreună
Jumătate din acest dispozitiv este deja disponibil comercial: OLED-urile de înaltă rezoluție eficiente din punct de vedere energetic sunt un mare succes pe piață pentru televizoarele de acasă și de birou.
Companii vânzarea de panouri solare organice, Și chiar geamuri organice de panouri solare, încep doar. Eforturile continue de cercetare, ca și ale mele, vizează optimizarea proprietăților acestor materiale, creșterea eficienței acestora și îmbunătățirea durabilității acestora.
Pe măsură ce îmbunătățim componentele, vom găsi, de asemenea, modalități de a integra împreună celule solare organice-semiconductoare și afișaje organice-semiconductoare. S-ar putea să fie încă câțiva ani afară, dar există cu siguranță un stimulent pentru a face acest lucru, cu atât de multe aplicații posibile. O mașină electrică cu geamuri inteligente ar putea colecta suficientă energie solară conduceți mașina 10-15 mile pe zi, suficient pentru o navetă tipică. Direcțiile de conducere ar putea apărea și pe parbriz. Oriunde există o fereastră - fie într-un zgârie-nori, fie într-o casă mobilă - ar putea exista o fereastră inteligentă, economisind spațiu, economisind energie și lăsându-i pe ocupanți să se simtă ca James Bond.
Pe măsură ce îmbunătățim componentele, vom găsi, de asemenea, modalități de a integra împreună celule solare organice-semiconductoare și afișaje organice-semiconductoare. S-ar putea să fie încă câțiva ani afară, dar există cu siguranță un stimulent pentru a face acest lucru, cu atât de multe aplicații posibile. O mașină electrică cu geamuri inteligente ar putea colecta suficientă energie solară Despre autor
Kerry Rippy, dr. Candidat la chimie, Universitatea de Stat din Colorado
Acest articol a fost publicat inițial Conversaţie. Citeste Articol original.
Cărți conexe
at InnerSelf Market și Amazon
