Smart Windows kan ook zonnepanelen en tv's combineren

Smart Windows kan ook zonnepanelen en tv's combineren
Zou deze monitor en het raam kunnen worden gecombineerd met een zonnepaneel?
patat / Shutterstock.com

Stel je voor dat je voor een muur van ramen staat en het uitzicht bekijkt. Je hoort iemand de kamer achter je binnenkomen. Jouw beurt. "Welkom", zegt u. "Hier is de video die ik je wilde laten zien." Met een druk op de knop verdwijnt het zicht en veranderen de vensters in een high-definition tv-scherm.

Nee, je vriend is geen James Bond, en je bent niet de volgende Q. Toch doet je raam-tv net zoveel als je kijkt naar de video om mondiale catastrofes te voorkomen zoals elke Bond-filmgadget ooit deed. Zie je, het is ook een zonnepaneel, constant bezig met het oogsten van hernieuwbare energie van de zon. Het probleem van de klimaatverandering is niet typisch een superschurk, maar het is een lastiger probleem dan Goldfinger gesteld. Erger nog, de inspanningen van de mensheid om het op te lossen met bestaande technologieën werkt niet snel genoeg.

De helden die ter hulp schieten, kunnen een nieuwe technologie worden genoemd organische halfgeleiders, een nieuwe manier om materialen te maken die alleen onder bepaalde omstandigheden elektriciteit geleiden. De meeste halfgeleiders in moderne elektronica zijn gemaakt van kristallijn, rotsvormend elementen zoals silicium. Organische halfgeleiders daarentegen zijn voornamelijk gemaakt van op koolstof gebaseerde moleculen. Ze nemen minder energie om te maken dan conventionele halfgeleiders. Een conventionele fotovoltaïsche cel kan bijvoorbeeld jaren kosten om evenveel energie te produceren als nodig was om het te bouwen; een organische fotovoltaïsche cel duurt slechts enkele maanden.

Het meest opwindende van organische halfgeleiders is echter dat het mogelijk is om moleculen te ontwerpen die flexibel, lichtgewicht, gekleurd of volledig transparant zijn. In het lab werk ik, we ontwerpen en testen nieuwe kleine moleculen met specifieke, doelgerichte eigenschappen - zoals het maken van een eenvoudig transparant venster in een venster, scherm en zonnepaneel.

Het vastleggen van zonne-energie

Een zonnepaneel maken dat ook een raam is, houdt een beetje creativiteit in: het moet iets zijn dat zowel licht absorbeert, elektriciteit maakt en licht doorlaat, mensen in en uit laat zien.

Ons materiaal maakt gebruik van het feit dat een venster alleen voor mensen zichtbaar licht hoeft door te geven; in mijn lab kunnen we moleculen maken die alleen UV- en infraroodlicht absorberen, golflengten van licht die onze ogen niet zien. Dit zijn delen van het spectrum die we toch niet echt door een raam willen laten gaan. UV licht geeft je een zonnebrand. En infraroodlicht is heet: Het filteren kan besparen op het energieverbruik en de kosten van airconditioning. Het is waar dat onze methode absoluut niet alle energie in zonlicht opvangt, maar dat is oke. De hoeveelheid zonne-energie die de aarde elk uur bereikt is meer dan de hele mensheid in een jaar gebruikt.

Het proces ronddraaien

Organische halfgeleiders zijn ook handig voor het maken van monitoren en beeldschermen. Als je erover nadenkt, is een scherm eigenlijk een achterpaneel met zonnepanelen. Het genereert licht van een elektrische stroom. Beide zonnepanelen en Beeldschermen betrekken conversies tussen licht en elektriciteit. Net zoals we transparante organische halfgeleiders kunnen ontwerpen, kunnen we moleculen ontwerpen die specifieke kleuren licht uitstralen wanneer een elektrische stroom wordt toegepast.

Stel een molecuul samen dat rood uitzendt, een molecuul dat blauw uitzendt, en een molecuul dat groen uitzendt, en je hebt een organische lichtemitterende diode. Dat zijn de sleutel tot wat bekend is in de markt van tv en monitoren als OLED-schermen.

Om een ​​slim venster te maken, moeten we twee lagen organische halfgeleiders plaatsen - één laag om elektriciteit op te wekken uit zonlicht en een andere om licht uit te stralen - op een pan van een transparant geleidend materiaal, zoals indiumtinoxide. Deze technologieën bestaan, maar zijn dat ook nog niet beschikbaar voor verkoop.

De stukken samenvoegen

De helft van dit apparaat is al commercieel beschikbaar: Energie-efficiënte hoge resolutie OLED's zijn een grote hit op de markt voor thuis- en kantoor-tv's.

Bedrijven verkoop van organische zonnepanelenEn zelfs organische zonnepaneelramen, gaan gewoon door. Lopende onderzoeksinspanningen, zoals de mijne, zijn gericht op het optimaliseren van de eigenschappen van deze materialen, het verhogen van hun efficiëntie en het duurzamer maken ervan.

The ConversationNaarmate we de componenten beter maken, zullen we ook manieren vinden om organisch-halfgeleiderzonnecellen en organische halfgeleiderschermen samen te integreren. Het kan nog een paar jaar duren, maar er is zeker een stimulans om dit te doen, met zoveel mogelijke toepassingen. Een elektrische auto met slimme ramen zou genoeg zonne-energie kunnen verzamelen rijd de auto 10 naar 15-mijl per dag, genoeg voor een typisch woon-werkverkeer. Er kunnen ook rijrichtingen op de voorruit verschijnen. Overal waar zich een raam bevindt - in een wolkenkrabber of een mobiel huis - kan er een slim raam zijn, ruimte besparen, energie besparen en de bewoners het gevoel geven dat het James Bond is.

Over de auteur

Kerry Rippy, Ph.D. Kandidaat in de chemie, Colorado State University

Dit artikel is oorspronkelijk gepubliceerd op The Conversation. Lees de originele artikel.

Verwante Boeken

{amazonWS: searchindex = Books; keywords = SOLAR PANEL WINDOWS; maxresults = 3}

enafarzh-CNzh-TWnltlfifrdehiiditjakomsnofaptruessvtrvi

volg InnerSelf op

facebook-icontwitter-iconrss-icoon

Ontvang de nieuwste via e-mail

{Emailcloak = off}