https://bodybydarwin.com
Slider Image

Nämä ikkunat voivat pitää aurinkoa poissa samalla, kun virta taloon

2022

Prototyypin rakentaminen, joka voisi samanaikaisesti tuottaa sähköä ja estää liiallista lämpöä, vaati tutkijoiden - mukaan lukien Fei Huang, myös Etelä-Kiinan yliopistosta - suorittamaan tasapainotustoimenpiteen valon keräämisen sähkön tuottamisen ja sen estämisen, sekoittamisen ja sovittamisen välillä monien eri materiaalien välillä. ja kemialliset yhdisteet oikean työskentelyyhdistelmän löytämiseksi.

Lopulta he suunnittelivat tuotteen, joka päästi näkyvien auringonvalon osien läpi, mutta hylkäsi infrapunavalon, joka on ”merkittävä lämmön syyllinen”, Yip sanoo. Tutkijat muuttivat sitten lähi-infrapuna-alueen, näkyvän ja infrapunaosan välissä, sähkövirraksi.

Tärkein materiaali, jota käyimme kääntämällä aurinkovalon sähköksi, oli polymeeripuolijohde, Yip sanoo. Voimme suunnitella kemiallisen rakenteen ja virittää sen [imeytymisominaisuuden]. Tällä orgaanisella materiaalilla on erittäin ainutlaatuiset absorptio-ominaisuudet, jotka voivat absorboida selektiivisesti lähi-infrapunavaloa, [mutta] päästävät suurimman osan näkyvästä valosta kulkemaan sen läpi, mikä tekee siitä täydellisen materiaalin puoliläpäisevän aurinkosähkön (PV) ikkunasovellukseen.

Nykyinen aurinkokennoteknologia, joka perustuu piiin tai muihin epäorgaanisiin puolijohteisiin, ei sovellu aurinkosähkön ikkunasovelluksiin, koska ne ovat läpinäkymättömiä ja ulkonäöltään himmeitä, hän lisää. Sen sijaan voimme tehdä orgaanisista aurinkosähköistä puoliläpinäkyviä, kevyitä ja värikkäitä kalvoja, jotka sopivat erinomaisesti ikkunoiden muuttamiseen sähköntuottajaksi ja lämmöneristimeksi.

Tutkimusta kuvaava paperi ilmestyy Joule- lehdessä.

Yip sanoo, että materiaali oli samanlainen kuin sanomalehtien tulostamisessa tai autojen päällystämisessä käytetty pigmentti, mutta funktionaalisempi, hän sanoo. Tosiasiassa voimme valmistaa aurinkosähköisen polymeerielementin joustavalle alustalle käyttämällä rulla-rulla-painomenetelmää, aivan kuten tapaa, jolla painamme sanomalehtiä. Jos vertaat tätä piin aurinkokennojen tuotantoon tarvittavaan energiaintensiiviseen prosessiin, polymeeristen aurinkokennojen tuotanto kuluttaa vähemmän energiaa ja pienempi hiilijalanjälki.

Materiaalilla on useita potentiaalisia sovelluksia. Koska se on joustava ja rullattava kalvo, Yipin mielestä se tekisi loistavan ikkunaverhon. Nykyään monia verhoja ohjataan sähköisesti avautumaan ja sulkeutumaan, ja koska aurinkosähköinen ikkunakalvomme tuottaa sähköä, samaa sähköpiiriä voidaan käyttää virran tuottamiseen, jota voidaan sitten käyttää suoraan tai varastoida muihin tiloihin. talossa, hän sanoo.

Hän näkee niiden arvon myös käytettäväksi omatoimisissa kasvihuoneissa. Se vaatii vain aurinkosähkön ikkunakalvon optisen ominaisuuden räätälöintia, koska kasvit absorboivat pääasiassa sinistä ja punaista valoa, minkä vuoksi ne ovat vihreitä, hän sanoo. Esimerkiksi valosähköisen ikkunakalvon suunnittelussa kasvihuonesovelluksiin on maksimoitava sinisen ja punaisen valon siirtyminen. Tämä on mahdollista uuden materiaalisuunnittelun ja optisen tekniikan avulla. ”

Tutkijoiden arvion mukaan ikkunoiden asentaminen kaksikäyttöisillä sähköntuotto- ja lämmöneristysominaisuuksilla voisi vähentää keskimääräisen kotitalouden riippuvuutta ulkoisista sähkönlähteistä yli 50 prosentilla, vaikkakin tämä luku olettaa, että jokaisen ikkunan neliötuumissa olisi monitoimilaitteita. aurinkokennot.

Yip huomautti, että tutkijat eivät edes käyttäneet "parhaita orgaanisia aurinkosähköä, joita tällä alalla on", hän sanoo lisäten: "Niiden tehokkuus paranee nopeasti, ja odotamme kykenevänsä parantaa jatkuvasti tämän yhtenäisen aurinkokennoikkunakalvon suorituskykyä. Lämpöä eristävien, monitoimilaitteisten, puoliläpäisevien polymeerien aurinkokennojen tekeminen on vasta alku tutkia orgaanisten aurinkokennojen uusia sovelluksia. ”

Yip sanoo, että tuotteen mitoittaminen laajaan käyttöön olisi helppoa ja vaikka se alun perin voi olla kalliimpaa kuin perinteiset elokuvat, se voisi maksaa itsensä melko nopeasti. "Uskomme, että polymeeripohjaisilla aurinkokennoilla on huomattavasti lyhyempi energian takaisinmaksuaika verrattuna epäorgaanisiin aurinkosähköihin, koska ne voidaan valmistaa käyttämällä vähän energiaa kuluttavia painoprosesseja", hän sanoo.

"Koska kalvon kustannusarvio on hyvin samanlainen kuin nykyisen lämpöä eristävän kalvon, mutta vain muutamalla lisäkerroksella odotan sen olevan hiukan korkeampi kuin nykyisen ikkunakalvon", hän lisää. "Mutta koska sen energiatehokkuus voi olla kaksinkertainen, uskomme, että kustannusten takaisinmaksuaika on hyvin lyhyt, ehkä kolme-neljä vuotta."

Hän arvioi, että materiaalit voisivat olla kaupallisessa käytössä viiden vuoden kuluessa.

"Poliittisten aurinkokennojen löytämisestä on kulunut noin 25 vuotta tähän asti", hän sanoo. ”Meillä on ollut erittäin hienoa edistystä polymeerien aurinkokennojen tehokkuuden ja vakauden parantamisessa. Jos voimme löytää parhaat materiaalit ja prosessit näiden aurinkosähköteknologioiden laajentamiseksi seuraavien vuosien aikana, voimme ehkä nähdä ne kaikkialla heidän 30-vuotisjuhlaansa. ”

Marlene Cimons kirjoittaa Nexus Media -yhtiölle, syndikoidulle uutisjohdolle, joka kattaa ilmaston, energian, politiikan, taiteen ja kulttuurin.

Kuinka lähettää ja vastaanottaa tekstejä tietokoneesi mukavuudesta

Kuinka lähettää ja vastaanottaa tekstejä tietokoneesi mukavuudesta

Laite lukee aivojen toimintaa, jotta lukitut ihmiset voivat kommunikoida

Laite lukee aivojen toimintaa, jotta lukitut ihmiset voivat kommunikoida

Nukkuminen viikonloppuna saattaa olla hyvä sinulle, mutta se ei korjaa kaikkia ongelmia

Nukkuminen viikonloppuna saattaa olla hyvä sinulle, mutta se ei korjaa kaikkia ongelmia