Voisiko tämä näyttö ja ikkuna yhdistää aurinkopaneeliin? PATAT / Shutterstock.com

Kuvittele, että seisot ikkunoiden seinän edessä ja katsot näkemystä. Kuulet jonkun tulleen huoneesi takana. Sinun vuorosi. ”Tervetuloa”, sanotte. "Tässä on video, jonka halusin näyttää." Painikkeen painalluksella näkymä katoaa ja ikkunat muuttuvat teräväpiirtotelevisioon.

Ei, ystäväsi ei ole James Bond, ja et ole seuraava Q. Silti, vaikka katsot videota, ikkuna-TV tekee niin paljon, että vältetään maailmanlaajuinen katastrofi, kuten mikä tahansa Bond-elokuva-gadget koskaan tehnyt. Se on myös aurinkopaneeli, joka kerää jatkuvasti uusiutuvaa energiaa auringosta. Ilmastonmuutoksen ongelma ei ole tyypillinen elokuvan valvoja, mutta se on hankalampi ongelma kuin Goldfinger esille. Mikä pahempaa, ihmiskunnan pyrkimykset ratkaista se olemassa olevilla tekniikoilla eivät toimi tarpeeksi nopeasti.

Pelastukseen menevät sankarit voisivat olla uusi teknologia, jota kutsutaan orgaaniset puolijohteet, uusi tapa tehdä sähköä johtavia materiaaleja vain tietyin edellytyksin. Useimmat modernin elektroniikan puolijohteet on valmistettu kiteisestä, kivimuodostuksesta elementtejä, kuten piitä. Sitä vastoin orgaaniset puolijohteet ovat pääasiassa hiilipohjaisia ​​molekyylejä. He ottavat vähemmän energiaa kuin tavanomaiset puolijohteet. Esimerkiksi perinteinen aurinkokenno voi kestää vuosia niin paljon energiaa kuin se oli tarpeen sen rakentamiseksi; orgaaninen aurinkokenno kestää vain kuukausia.

Orgaanisten puolijohteiden mielenkiintoisin asia on kuitenkin se, että on mahdollista suunnitella joustavia, kevyitä, värillisiä tai täysin läpinäkyviä molekyylejä. Laborassa työskentelenSuunnittelemme ja testataan uusia pieniä molekyylejä, joilla on erityisiä, kohdennettuja ominaisuuksia, kuten yksinkertaisen läpinäkyvän ruudun tekeminen ikkunaan, näyttöön ja aurinkopaneeliin.

Aurinkoenergian kaappaaminen

Aurinkopaneelin tekeminen, joka on myös ikkuna, sisältää hieman luovuutta: sen täytyy olla jotain, joka molemmat absorboi valoa, tehdä sähköä ja antaa valoa läpi, jotta ihmiset näkevät sisään ja ulos.

Materiaalimme hyödyntää sitä, että ikkunan tarvitsee vain välittää ihmisen näkyvää valoa; laboratoriossani voimme tehdä molekyylejä, jotka absorboivat vain UV- ja infrapunavaloa, valon aallonpituuksia, joita silmämme eivät näe. Nämä ovat osa spektriä, jota emme todellakaan halua kulkea ikkunan läpi. UV-valo antaa sinulle aurinkoa. Ja infrapunavalo on kuuma: Suodatetaan se voi säästää energiankäyttöä ja ilmastoinnin kustannuksia. On totta, että menetelmämme ei vangitse mitään energiaa auringonvalossa, mutta se on kunnossa. aurinkoenergian määrä, joka saapuu maapalloon tunti is enemmän kuin kaikki ihmiskunta käyttää vuodessa.

Kääntämällä prosessia

Orgaaniset puolijohteet ovat myös hyödyllisiä monitorien ja näyttöjen tekemiseen. Jos ajattelet sitä, näyttö on pohjimmiltaan aurinkopaneeli, joka kulkee taaksepäin. Se tuottaa valoa sähkövirrasta. molemmat aurinkopaneelit ja Näyttöruutuja muuntaa valon ja sähkön välillä. Aivan kuten pystymme suunnittelemaan läpinäkyviä orgaanisia puolijohteita, voimme suunnitella molekyylejä, jotka emittoivat tiettyjä valon värejä, kun sähkövirtaa käytetään.

Yhdistä yksi molekyyli, joka säteilee punaista, yksi molekyyli, joka lähettää sinistä, ja yksi molekyyli, joka lähettää vihreää, ja sinulla on orgaaninen valoa lähettävä diodi. Ne ovat avain siihen, mitä televisio- ja monitorimarkkinoilla tunnetaan OLED-näytöinä.

Älykkään ikkunan tekemiseksi meidän pitäisi tallentaa kaksi kerrosta orgaanisia puolijohdetta - yksi kerros sähköä tuottamaan auringonvalolta ja toinen päästämään valoa - läpinäkyvää johtavaa materiaalia olevalle pannulle, kuten indiumtinaoksidi. Nämä tekniikat ovat olemassa, mutta ovat ei ole vielä myytävissä.

Kappaleiden yhdistäminen

• toimittaja

Puolet tästä laitteesta on jo kaupallisesti saatavilla: Energiatehokkaat korkean resoluution OLEDit ovat suuri osuma markkinoilla kodin ja toimiston televisiot.

Yritykset orgaanisten aurinkopaneelien myynti, Ja jopa aurinkopaneelien orgaaniset ikkunat, juuri menossa. Jatkuvien tutkimuspyrkimysten, kuten minun, tavoitteena on optimoida näiden materiaalien ominaisuudet, lisätä niiden tehokkuutta ja tehdä niistä kestävämpiä.

Kun valmistamme komponentit paremmin, löydämme myös keinoja integroida orgaaniset puolijohde-aurinkokennot ja orgaaniset puolijohde-näytöt yhteen. Voi olla vielä muutama vuosi, mutta on varmasti kannustin tehdä niin niin monta mahdollista sovellusta. Sähköauto, jossa on älykkäät ikkunat, voisi kerätä tarpeeksi aurinkoenergiaa ajaa autoa 10 15 mailiin päivässä, riittää tyypilliseen työmatkaan. Myös ajo-ohjeet voivat näkyä tuulilasissa. Missä tahansa on ikkuna - joko pilvenpiirtäjässä tai liikkuvassa kodissa - voisi olla älykäs ikkuna, joka säästää tilaa, säästää energiaa ja antaa matkustajille tuntua James Bondilta.

Author

Kerry Rippy, Ph.D. Kemian kandidaatti Colorado State University

Tämä artikkeli julkaistiin alunperin Conversation. Lue alkuperäinen artikkeli.

Liittyvät kirjat

at InnerSelf Market ja Amazon