Dapatkah monitor dan jendela ini digabungkan dengan panel surya? patat / Shutterstock.com
Bayangkan berdiri di depan dinding jendela, mengamati pemandangan. Anda mendengar seseorang memasuki ruangan di belakang Anda. Giliranmu. "Selamat datang," katamu. "Ini adalah video yang ingin saya tunjukkan pada Anda." Pada tekanan tombol, tampilan lenyap dan jendela berubah menjadi layar TV definisi tinggi.
Tidak, teman Anda bukan James Bond, dan Anda bukan Q. berikutnya. Namun, bahkan ketika Anda menonton video, TV-jendela Anda melakukan banyak hal untuk membantu mencegah bencana global seperti yang pernah dilakukan oleh film Bond. Anda lihat, itu juga panel surya, terus-menerus memanen energi terbarukan dari matahari. Masalah perubahan iklim bukanlah supervillain film biasa, tapi itu masalah yang rumit Goldfinger berpose. Lebih buruk lagi, upaya manusia untuk menyelesaikannya dengan teknologi yang ada tidak bekerja cukup cepat.
Para pahlawan menukik untuk menyelamatkan bisa menjadi teknologi baru yang disebut semikonduktor organik, cara baru untuk membuat bahan yang menghantarkan listrik hanya dalam kondisi tertentu. Kebanyakan semikonduktor dalam elektronika modern terbuat dari kristal, pembentuk batuan elemen seperti silikon. Semikonduktor organik, sebaliknya, dibuat terutama dari molekul berbasis karbon. Mereka mengambil lebih sedikit energi untuk dibuat dari semikonduktor konvensional. Sel fotovoltaik konvensional, misalnya, dapat memakan waktu bertahun-tahun untuk menghasilkan energi sebanyak yang diperlukan untuk membangunnya; sel fotovoltaik organik hanya butuh beberapa bulan.
Namun, mungkin hal yang paling menarik tentang semikonduktor organik adalah bahwa mungkin untuk merancang molekul yang fleksibel, ringan, berwarna atau transparan sepenuhnya. Di lab tempat saya bekerja, kami merancang dan menguji molekul kecil baru yang memiliki sifat spesifik, ditargetkan - seperti membuat panel transparan sederhana ke jendela, layar dan panel surya.
Menangkap energi matahari
Membuat panel surya yang juga merupakan jendela melibatkan sedikit kreativitas: Itu harus menjadi sesuatu yang menyerap cahaya, menghasilkan listrik, dan membiarkan cahaya menerobos, untuk membiarkan orang melihat keluar masuk.
Materi kami mengambil keuntungan dari fakta bahwa jendela hanya perlu mengirimkan cahaya yang terlihat manusia; di lab saya, kita bisa membuat molekul yang hanya menyerap sinar UV dan inframerah, panjang gelombang cahaya yang tidak bisa dilihat mata kita. Ini adalah bagian dari spektrum yang sebenarnya tidak ingin kita lewati melalui jendela. sinar UV memberi Anda sengatan matahari. Dan sinar inframerah panas: Memfilternya dapat menghemat penggunaan energi dan biaya AC. Memang benar bahwa metode kami tidak menangkap semua energi di bawah sinar matahari, tetapi tidak apa-apa. Itu jumlah energi matahari yang mencapai Bumi setiap jam is lebih dari semua manusia menggunakan dalam setahun.
Membalik prosesnya
Semikonduktor organik juga berguna untuk membuat monitor dan display. Jika Anda memikirkannya, layar pada dasarnya adalah panel surya yang berjalan mundur. Ini menghasilkan cahaya dari arus listrik. Kedua solar panel dan Layar tampilan melibatkan konversi antara cahaya dan listrik. Sama seperti kita dapat merancang semikonduktor organik transparan, kita dapat merancang molekul yang memancarkan warna cahaya tertentu ketika arus listrik diterapkan.
Kumpulkan satu molekul yang memancarkan merah, satu molekul yang memancarkan biru, dan satu molekul yang memancarkan hijau, dan Anda memiliki dioda pemancar cahaya organik. Itu adalah kunci untuk apa yang dikenal di TV dan memantau pasar sebagai layar OLED.
Untuk membuat jendela pintar, kita perlu menyetor dua lapis semikonduktor organik - satu lapisan untuk menghasilkan listrik dari sinar matahari dan satu lagi untuk memancarkan cahaya - ke panci dari bahan konduktor transparan, seperti indium timah oksida. Teknologi ini ada, tetapi ada belum tersedia untuk dijual.
Menempatkan potongan-potongan itu
Setengah dari perangkat ini sudah tersedia secara komersial: OLED beresolusi tinggi hemat energi sukses besar di pasar untuk TV rumah dan kantor.
Perusahaan menjual panel surya organik, Dan bahkan jendela panel surya organik, baru saja mulai. Upaya penelitian yang sedang berlangsung, seperti tambang, ditujukan untuk mengoptimalkan sifat-sifat bahan-bahan ini, meningkatkan efisiensi, dan membuatnya lebih tahan lama.
Saat kami membuat komponen lebih baik, kami juga akan menemukan cara untuk mengintegrasikan sel surya organik-semikonduktor dan tampilan organik-semikonduktor bersama-sama. Mungkin sudah beberapa tahun berlalu, tetapi tentu saja ada insentif untuk melakukannya, dengan begitu banyak kemungkinan aplikasi. Mobil listrik dengan jendela pintar dapat mengumpulkan energi matahari yang cukup untuk mengendarai mobil 10 ke 15 mil sehari, cukup untuk perjalanan biasa. Arah mengemudi bisa muncul di kaca depan juga. Di mana saja ada jendela - baik di gedung pencakar langit atau rumah mobil - mungkin ada jendela pintar, menghemat ruang, menghemat energi dan membiarkan penghuni merasa seperti James Bond.
Saat kami membuat komponen lebih baik, kami juga akan menemukan cara untuk mengintegrasikan sel surya organik-semikonduktor dan tampilan organik-semikonduktor bersama-sama. Mungkin sudah beberapa tahun berlalu, tetapi tentu saja ada insentif untuk melakukannya, dengan begitu banyak kemungkinan aplikasi. Mobil listrik dengan jendela pintar dapat mengumpulkan energi matahari yang cukup untuk Tentang Penulis
Kerry Rippy, Ph.D. Kandidat dalam Kimia, Colorado State University
Artikel ini awalnya diterbitkan pada Percakapan. Membaca Artikel asli.
Buku terkait
at Pasar InnerSelf dan Amazon
