Kan hierdie monitor en venster gekombineer word met 'n sonpaneel? Patat / Shutterstock.com
Stel jou voor om 'n muur van vensters te staan, wat die uitsig opmet. Jy hoor iemand gaan die kamer agter jou in. Jou beurt. 'Welkom,' sê jy. "Hier is die video wat ek jou wou wys." Met die druk van 'n knoppie verdwyn die vertoning en die vensters verander in 'n hoë-definisie-TV-skerm.
Nee, jou vriend is nie James Bond nie, en jy is nie die volgende V. Nogtans, selfs as jy die video kyk, werk jou venster-TV soveel om wêreldwye katastrofe te help voorkom soos enige Bond-film-gadget ooit gedoen het. Jy sien, dit is ook 'n sonpaneel wat voortdurend hernieubare energie uit die son oes. Die probleem van klimaatsverandering is nie 'n tipiese film superville nie, maar dit is 'n moeiliker probleem as Goldfinger gestel. Erger, mensdom se pogings om dit op te los met bestaande tegnologie werk nie vinnig genoeg nie.
Die helde wat in die redding kom, kan 'n nuwe tegnologie genoem word organiese halfgeleiers, 'n nuwe manier om materiaal te maak wat slegs onder sekere omstandighede elektrisiteit uitvoer. Die meeste halfgeleiers in moderne elektronika word gemaak van kristallyne, rotsvorming elemente soos silikon. Organiese halfgeleiers word daarenteen hoofsaaklik van koolstof-gebaseerde molekules gemaak. Hulle neem minder energie om te maak as konvensionele halfgeleiers. 'N Konvensionele fotovoltaïese sel kan byvoorbeeld jare duur om soveel energie te lewer as wat nodig was om dit te bou; 'n organiese fotovoltaïese sel neem net maande.
Miskien is die opwindendste aspek van organiese halfgeleiers egter dat dit moontlik is om molekules te ontwerp wat buigsaam, liggewig, gekleur of volledig deursigtig is. In die laboratorium werk ek in, ontwerp en toets nuwe klein molekules wat spesifieke, geteikende eienskappe het - soos om 'n eenvoudige deursigtige paneel in 'n venster, skerm en sonpan te maak.
Opvang van sonenergie
Om 'n sonpaneel te maak wat ook 'n venster is, behels 'n bietjie kreatiwiteit. Dit moet iets absorbeer wat lig absorbeer, elektrisiteit maak en lig laat deur mense laat in en uit sien.
Ons materiaal gebruik voordeel van die feit dat 'n venster slegs menslike sigbare lig moet oordra; In my laboratorium kan ons molekules maak wat net UV en infrarooi lig absorbeer, golflengtes van lig wat ons oë nie sien nie. Dit is dele van die spektrum wat ons in elk geval nie regtig wil deursteek nie. UV lig gee jou 'n sonbrand. En infrarooi lig is warm: Filtreer dit uit kan bespaar op die energieverbruik en koste van lugreëling. Dit is waar dat ons metode nie al die energie in sonlig absoluut vang nie, maar dit is goed. Die hoeveelheid sonkrag wat elke uur die aarde bereik is meer as alle menslike gebruike in 'n jaar.
Om die proses rond te draai
Organiese halfgeleiers is ook nuttig om monitors en uitstallings te maak. As jy daaraan dink, is 'n skerm basies 'n sonpaneel wat agteruit draai. Dit genereer lig van 'n elektriese stroom. beide sonpanele en Skerms behels omskakelings tussen lig en elektrisiteit. Net soos ons transparante organiese halfgeleiers kan ontwerp, kan ons molekules ontwerp wat spesifieke kleure van lig uitstraal wanneer 'n elektriese stroom toegepas word.
Sit een molekule saam wat rooi uitstraal, een molekule wat blou uitstraal, en een molekule wat groen uitstraal, en jy het 'n organiese ligemiddende diode. Dit is die sleutel tot wat bekend is in die TV en monitor mark as OLED skerms.
Om 'n slim venster te maak, moet ons twee lae organiese halfgeleiers - een laag om elektrisiteit van sonlig en ander te skep - op 'n deursigtige geleidende materiaal oplaai, soos indium tin oksied. Hierdie tegnologie bestaan, maar is Nog nie beskikbaar vir verkoop nie.
Sit die stukke saam
Die helfte van hierdie toestel is reeds kommersieel beskikbaar: Energie-doeltreffende OLED's met hoë resolusie is 'n groot treffer in die mark vir tuis- en kantoor-TV's.
Maatskappye verkoop organiese sonpanele, En selfs organiese sonpanele vensters, gaan net aan die gang. Deurlopende navorsingspogings, soos myne, is daarop gemik om die eienskappe van hierdie materiale te optimaliseer, hul doeltreffendheid te verhoog en dit duursaam te maak.
Soos ons die komponente beter maak, sal ons ook maniere vind om organiese-halfgeleier sonkragte en organiese-halfgeleier-uitstallings saam te integreer. Dit kan dalk 'n paar jaar wees, maar daar is beslis aansporing om dit te doen, met soveel moontlike toepassings. 'N Elektriese motor met slim vensters kan genoeg sonkrag versamel Ry die motor 10 na 15 myl per dag, genoeg vir 'n tipiese pendeltuig. Rigtingaanwysings kan ook op die voorruit verskyn. Oral is daar 'n venster - of dit nou in 'n wolkekrabber of 'n stacaravan is - daar kan 'n slim venster wees, spasie bespaar, energie spaar en die inwoners soos James Bond laat voel.