Benzersiz özelliklerinin bir sonucu olarak, organik güneş pilleri, güneş ışığından enerji üretmek için pencerelere entegrasyon da dahil olmak üzere bir dizi potansiyel uygulamaya sahiptir. Fotoğraflar MaterialDistrict'in izniyle
Güneş enerjisini hayal ettiğinizde, bir çatının veya büyük bir binanın uzunluğunu kapsayan büyük güneş panellerinin görüntülerini canlandırma ihtimaliniz vardır. güneş çiftliği bir alanda dışarı. Peki ya hibrit bir arabanın açılır tavanına, bir çadırın üzerine veya bir ofis binasının pencerelerinin içine bir güneş paneli koyabilseydiniz? Ya uzak bir yerde bir aşı buzdolabına, bir posta tüpünde gönderilebilecek esnek bir güneş paneli ile güç verebilseydiniz? Bunlar, organik güneş pilleri (OSC'ler) olarak bilinen nispeten yeni bir teknolojinin olası uygulamalarından sadece birkaçıdır - en azından 1950'lerden beri var olan silikon güneş teknolojisi ile karşılaştırıldığında yeni.
Geleneksel silikon güneş enerjisi teknolojisi gibi, OSC'ler de güneş enerjisini kullanılabilir elektriğe dönüştürür. Ancak geleneksel güneş fotovoltaiklerinden çok daha çok yönlüdürler. OSC'ler hafif ve esnektir ve yarı saydam veya çeşitli renklerde yapılabilir. Bu nitelikler, onlara tekstil, taşıt ve binaya entegre güneş pilleri ve var olmadığı alanlarda güç yaratmak için potansiyel uygulamalar sağlar.
Benzersiz Uygulamalar
OSC'leri ticari pazara getirmek için ek finansman ve araştırmaya ihtiyaç duyulurken, uzmanlar güneş enerjisi teknolojisinin geleceğinde önemli bir rol oynayacakları konusunda hemfikir. Bununla birlikte, silikon güneş pilleri ile kafa kafaya değiştirmeyecekler veya rekabet etmeyecekler. Georgia Tech kimya profesörü Seth Marder, “Silikon güneş çiftliklerinde gigawatt güç üretenler gibi geniş OSC alanlarını görmeyi beklememeliyiz” diyor. Silikon güneş enerjisi, büyük ölçekli güneş enerjisi sağlamak için uygundur, OSC'lerin ise gerçek dünyadaki uygulamalarına rehberlik eden başka benzersiz güçleri vardır.
OSC'lerin iki benzersiz özelliği incelikleri ve esneklikleridir. Tipik bir silikon güneş pili, bir insan saçının ortalama genişliği kadar kalın olsa da, çoğu OSC kabaca bin kat daha incedir. İncelikleri ve esneklikleri nedeniyle OSC'ler kavisli yüzeyler ve esnek arkalıklar üzerinde üretilebilir. Örneğin, yamalı veya çadırların, sırt çantalarının ve hatta giysilerin kumaşına entegre edilebilirler. Bu ürünlerin çoğu hala geliştirme aşamasındadır ve niş bir pazarda yer alırlar, ancak OSC'lerin sağladığı yenilikçi yaratıcılığı gösterirler. OSC teknolojisi ile güneş pillerinin kullanılabileceği yerler, çatıların ve güneş enerjisi çiftliklerinin ötesine büyük ölçüde genişletildi.
OSC'ler ayrıca şeffaf, yarı saydam veya çeşitli renklerde yapılabilir. Sonuç olarak, mimari kullanım için birçok potansiyel uygulama vardır. Örneğin, bir odayı ısıtabilecek ve daha yüksek klima maliyetlerine katkıda bulunabilecek güneş ışığından enerji üretmek için şeffaf OSC'ler pencerelere entegre edilebilir. North Carolina State Üniversitesi'nde malzeme bilimi ve mühendisliği profesörü olan Franky So, başka bir uygulama daha sunuyor: OSC'ler, elektrikli ve hibrit araçlara güç sağlamak için açılır tavanlarda kullanılabilir.
Ek olarak, düşük ön yatırım ve potansiyel olarak düşük ürün nakliye maliyetleri, OSC teknolojisini gelişmekte olan ülkelerde bir elektrik şebekesine erişimi olmayan ve bir elektrik şebekesi inşa etmek için finansal araçlara sahip olmayan topluluklar için erişilebilir kılar. Boston Üniversitesi'nde kimya doçenti olan Malika Jeffries-EL, OSC'lerin "gücün olmadığı yere güç getirme" konusunda benzersiz bir yeteneğe sahip olduğunu açıklıyor. Bu durumlarda, OSC teknolojisi, aydınlatma, cep telefonlarını şarj etme ve soğutma ilaçları ve aşılar gibi görevler için gereken daha küçük miktarlarda gerekli elektriği sağlayabilir.
OSC'lerin bir başka satış noktası, üretim için silikon güneş pillerinden daha az enerji yoğun olmalarıdır. Silikon güneş pilleri için yüksek saflıkta silikon üretmek için aşırı derecede sıcak fırınlar - 1,500 °C (2,700 °F) üzerinde - gereklidir. Karşılaştırıldığında, büyük ölçekli OSC'ler, gazete basmak için kullanılana benzer bir işlemle hücrenin katmanlarını bir altlık üzerine basitçe basmak suretiyle üretilebilir. Bu işlem daha az enerji tükettiğinden, OSC'ler silikon hücrelere göre önemli ölçüde daha kısa bir enerji geri ödeme süresine sahiptir. Başka bir deyişle, OSC'ler, onları üretmek için gereken enerji miktarını üretmek için daha kısa bir süreye ihtiyaç duyar.
E-posta ile son alın
Nasıl Çalışır?
İlk organik güneş pili 1958'de geliştirildi, ancak 2000'li yıllara kadar OSC'lerin verimlilikte önemli bir artış görmedi. Bu gelişmiş OSC teknolojisi, yaygın olarak OLED'ler olarak bilinen organik ışık yayan diyotlar alanından ortaya çıktı. OLED teknolojisi günümüzde piyasada bulunan birçok televizyon ve telefon ekranı için kullanılmaktadır. Bir OLED ekranda, bir elektrik akımı uygulandığında bir organik molekül tabakası (esas olarak karbon ve hidrojen atomlarından oluşan moleküller) ışık yayar. OSC'ler esasen tam tersi şekilde çalışır - organik molekül tabakası, ışığa maruz kaldığında bir elektrik akımı üretir.
Organik bir güneş pili, biri alıcı katman olan çok sayıda malzeme katmanından oluşur. Güneş ışığı hücreye çarptığında, organik molekül tabakasından bir elektron salınır ve alıcının görevi bu elektronu elektrota geçirmektir. Bu süreç, elektrik üreten şey olan bir şarj birikmesine neden olur.
Geleneksel olarak, OSC'lerde en yaygın olarak kullanılan alıcılar, bir futbol topuna benzeyen bir yapıda bir araya getirilmiş 60 karbon atomundan oluşan bir molekül olan fullerene dayalı malzemelerdi. Bununla birlikte, fulleren alıcıları ile OSC'lerin verimliliği yaklaşık %10 ile sınırlıydı. Yani güneş piline çarpan güneş ışığının sadece %10'u elektriğe çevrildi. Bu nedenle araştırmacılar, OSC verimliliğini artırmanın bir yolu olarak yeni alıcı katman türlerini keşfetmeye başladılar.
OSC'lerin daha yüksek verimlilik elde etmesine izin veren atılım, fulleren olmayan alıcıların (NFA) geliştirilmesiydi. NFA'lar ile OSC'lerin verimliliği keskin bir şekilde arttı — kadar 18% etmek sadece birkaç yıl içinde. Bu, OSC'leri dünyanın alt ucuna getirdi. Piyasada bulunan ortalama silikon güneş pilinin %18 ila %22 verimliliği. Verimlilikteki bu artış, bazıları OSC'lerin verimliliği sadece %3 civarında seyrederken sahada çalışmaya başlayan birçok uzmanın beklentilerini aştı. Marder, “10 yıl önce bana %18 verimli organik güneş pillerimiz olacağını söyleseydiniz gülerdim” diyor.
Aşılması Gereken Engeller
OSC'lerin geniş çapta pazarlanabilmesi için daha yapılacak çok iş var. En büyük zorluklardan biri, üretim sürecinde kullanılan solventlerdir. En iyi performans gösteren OSC'lerin çoğu, hem sağlık hem de çevre açısından tehlike arz eden klorlu solventler kullanılarak yapılır. Georgia Tech'de elektrik ve bilgisayar mühendisliği profesörü Bernard Kippelen, "OSC üretimini artırırken, üretim tesislerinde çalışacak kişilerin maruz kalmasını göz önünde bulundurmalısınız" diyor. Bugüne kadar yapılan araştırmalar büyük ölçüde giderek daha yüksek verimlilik elde etmeye odaklandı, ancak Kippelen'in dediği gibi, "tek bir sayının ötesine geçen bir yaklaşıma ihtiyacımız var." OSC'leri uygulanabilir bir teknoloji haline getirmek için, daha güvenli ve daha uygun maliyetli hale getirmek için üretim süreci optimize edilmelidir.
OSC'lerin seri üretiminin önündeki bir diğer engel, ideal laboratuvar koşullarında test edilen tek tek hücrelerin verimlilikleri ile daha büyük modüller için gösterilen verimlilikler arasındaki farktır. Tek tek hücreler yüksek verimliliğe sahip olabilir, ancak birden fazla hücreyi modüllere, panellere veya dizilere monte etmek, verimliliği azaltacak ek elektrik bağlantıları gerektirir. Ancak, Kippelen'in işaret ettiği gibi, bu tür eşitsizlikler bekleniyor. “Hücre verimliliğindeki artışların üretim hatlarından çıkan modüllerin verimliliğine yansıması biraz zaman alıyor” diyor. "Aynı şey silikon güneş pilleri için de geçerliydi."
OSC araştırmaları için finansman başka bir endişe kaynağıdır. Amerika Birleşik Devletleri'nde, güneş pili araştırmalarının çoğu, Enerji Bakanlığı gibi devlet kurumlarından gelir. Bununla birlikte, Kippelen'e göre, hızla genişleyen bir güneş pili sınıfının ortaya çıkması nedeniyle “OSC hakkında araştırma yapmak için birçok finansman kaynağı kurudu”. perovskitler. Kippelen, "Perovskitlerin kullanımı bazı durumlarda silikondan bile daha yüksek olduğu için çok heyecanlandı" diyor. Bununla birlikte, ABD'de OSC'ler için finansman azalmış olsa bile, Çin, OSC araştırma ve geliştirmesine öncülük etmeye devam ediyor. Marder, "Amerika Birleşik Devletleri'ndeki [OSC araştırması üzerine] yapılan iş miktarı, Çin'deki iş miktarının çok küçük bir kısmıdır" diyor. "Çin'deki insanlar bu konuda tam bir patlama yaşıyorlar."
İyimserlik Nedenleri
Gelecekteki dünya enerji tüketimi, özellikle gelişmekte olan ülkeler, gelişmiş ülkelerin yararlandığı isteğe bağlı enerji üretiminin aynı faydalarını arzularken, artmaya devam edecektir. Marder, Kippelen, Jeffries-EL ve So say gibi araştırmacılar, OSC teknolojisinin yenilenebilir enerjiye küresel geçişte benzersiz ve önemli bir rol oynama potansiyeline sahip olduğunu söylüyor. OSC verimliliğindeki son %18'lik artış, birçok araştırmacının bu teknolojiyi ilerletmek için çalışmasına neden oldu ve bilim adamları şimdi daha fazla enerji yakalamak için tandem OSC'leri (farklı güneş ışığı dalga boylarını emen iki farklı malzeme kullanan) araştırıyorlar. Bazıları, bu gelişmenin OSC verimliliğini %20'ye kadar daha da artırabileceğinden umutlu.
Kippelen, OSC teknolojisine uzun vadeli bir bakış için çağrıda bulunuyor. "Güneş enerjisi teknolojisi uzun bir süre ortalıkta olacak" diyor ve "OSC'nin zamanla kendisini gerçekten önemli bir teknoloji olarak kuracağına gerçekten inanıyorum."
Yazar hakkındaKellie Stellmach, doktorasını sürdürmekte olan bir yüksek lisans öğrencisidir. Georgia Tech'de kimya alanında. Çevresel ve sürdürülebilirlik zorluklarını ele almak için yeni organik malzemeler geliştirme konusunda tutkulu. Mevcut araştırması, geri dönüştürülebilir malzemeler olarak potansiyel uygulamaları olan düşük tavan sıcaklıklı polimerlerin sentezine odaklanmaktadır.
İlgili Kitaplar
Düşüş: Küresel Isınmayı Tersine Çevirmek İçin Önerilen En Kapsamlı Plan
Paul Hawken ve Tom Steyer tarafından
Yaygın korku ve ilgisizlik karşısında, uluslararası araştırmacılar, profesyoneller ve bilim adamları koalisyonu, iklim değişikliğine gerçekçi ve cesur çözümler sunmak için bir araya geldi. Burada yüz teknik ve uygulama açıklanmaktadır - bazıları iyi bilinmektedir; bazılarını hiç duymamış olabilirsiniz. Temiz enerjiden düşük gelirli ülkelerde eğitimli kızlara, karbonu havadan çeken arazi kullanım uygulamalarına kadar uzanıyor. Çözümler var, ekonomik olarak uygun ve dünyadaki topluluklar şu anda onlara beceri ve kararlılıkla yaklaşıyor. Amazon'da Mevcut
İklim Çözümleri Tasarlama: Düşük Karbonlu Enerji Politika Rehberi
Hal Harvey, Robbie Orvis, Jeffrey Rissman tarafından
İklim değişikliğinin etkileri halihazırda üzerimizde olduğu için, küresel sera gazı emisyonlarını azaltma ihtiyacı acil olmaktan başka bir şey değildir. Bu ürkütücü bir zorluk ama bunun üstesinden gelmek için gerekli teknolojiler ve stratejiler bugün var. İyi tasarlanmış ve uygulanan küçük bir dizi enerji politikası, bizi düşük karbonlu bir geleceğe götürür. Enerji sistemleri büyük ve karmaşıktır, bu nedenle enerji politikası odaklı ve uygun maliyetli olmalıdır. Herkese uyan tek bir yaklaşım, işi tamamlamaz. Politika yapıcılar, iklim geleceğimiz üzerinde en büyük etkiye sahip olacak enerji politikalarını özetleyen ve bu politikaların nasıl iyi tasarlanacağını açıklayan açık ve kapsamlı bir kaynağa ihtiyaç duyuyor. Amazon'da Mevcut
Bu Everything değiştirir: Kapitalizm İklim vs.
Naomi Klein tarafından
In Bu her şey değiştirir Naomi Klein, iklim değişikliğinin vergiler ve sağlık hizmetleri arasında düzgün bir şekilde yapılması gereken bir başka konu olmadığını savunuyor. Bizi birçok yönden başarısızlığa uğratan ekonomik bir sistemi düzeltmek için bizi arayan bir alarm. Klein, sera gazı emisyonlarımızı büyük ölçüde azaltmanın, eş zamanlı olarak eşitsizlikleri azaltmak, kırılmış demokrasilerimizi yeniden hayal etmek ve yıkılmış yerel ekonomilerimizi yeniden inşa etmek için en iyi şansımız olduğu konusunu titizlikle oluşturuyor. İklim değişikliği inkarcılarının ideolojik çaresizliğini, gelecekteki jeo-mühendislerin münzevi sanrılarını ve çok sayıda ana akım yeşil girişimin trajik yenilgisini ortaya koyuyor. Ve o, pazarın neden iklim krizini çözemediğini ve çözemediğini ve bunun yerine, felaket kapitalizminin eşlik ettiği, daha da aşırı ve ekolojik olarak zarar verici ekstraksiyon yöntemleriyle işleri daha da kötüleştireceğini gösteriyor. Amazon'da Mevcut
Yayıncıdan:
Amazon'daki alımlar sizi getirme maliyetini düşürmeye gidiyor InnerSelf.comelf.com, MightyNatural.com, ve ClimateImpactNews.com hiçbir ücret ödemeden ve tarama alışkanlıklarınızı izleyen reklamverenler olmadan. Bir linke tıklasanız da, bu seçilmiş ürünleri satın almasanız bile, Amazon ziyaretinde aldığınız her şey bize küçük bir komisyon öder. Size herhangi bir ek maliyet yoktur, bu yüzden lütfen çabaya katkıda bulunun. Ayrıca bu linki kullanabilirsiniz Amazon’u istediğin zaman kullanmak, çabalarımızı desteklemeye yardımcı olmak için.
Bu makale ilk olarak göründü Ensia