Solar Enerhiya: Kung paano ang isang "Solar Tarp" na Disenyo ay Maaaring Gamitin ang Lakas ng Araw

Ang potensyal na nagbibigay ng enerhiya ng solar panels - at isang pangunahing limitasyon sa kanilang paggamit - ay isang resulta ng kung ano ang ginawa nila. Ang mga panel na gawa sa silikon ay bumababa sa presyo tulad na sa ilang mga lokasyon ay maaari silang magbigay ng koryente na nagkakahalaga ng tungkol sa kapareho ng kapangyarihan mula sa fossil fuels tulad ng karbon at natural na gas. Ngunit ang mga solar panel ng silikon ay napakalaki, matigas, at malutong, kaya hindi nila magamit kahit saan.

Sa maraming bahagi ng mundo na walang regular na kuryente, ang mga solar panel ay maaaring magbigay ng light reading pagkatapos ng madilim at enerhiya upang mag-usisa ng inuming tubig, tulungan ang kapangyarihan ng maliliit na sambahayan o mga negosyo na nakabatay sa nayon, o kahit na maglingkod sa mga pansamantalang shelter at mga kampo ng refugee. Subalit ang mekanikal na hinaing, paghihirap, at paghihirap sa transportasyon ng mga silikon na solar panel ay nagpapahiwatig na ang silikon ay maaaring hindi perpekto.

Ang pagtatayo sa trabaho ng iba, ang aking grupo ng pananaliksik ay nagtatrabaho upang bumuo ng mga nababaluktot na solar panel, na magiging kasing epektibo ng isang panel ng silikon, ngunit magiging manipis, magaan, at mahuhusay. Ang ganitong uri ng aparato, na tinatawag naming "solar tarp," ay maaaring maibahagi sa laki ng isang silid at makabuo ng kuryente mula sa araw, at maaaring ito ay maging laki ng isang kahel at pinalamanan sa isang backpack maraming bilang 1,000 beses nang walang paglabag. Habang may ilang mga pagsisikap na gumawa ng mga organic na solar cell na mas kakayahang umangkop lamang sa pamamagitan ng paggawa ng mga ito ultra-manipis, tunay na tibay ay nangangailangan ng isang molekular istraktura na gumagawa ng solar panel stretchable at matigas.

Silicon Semiconductors

Ang Silicon ay nagmula sa buhangin, na ginagawang mura. At ang paraan ng pakete nito sa isang solidong materyal ay ginagawang isang mahusay na semiconductor, ibig sabihin ang koryente nito ay maaaring ilipat at patayin gamit ang mga electric field o liwanag. Dahil ito ay mura at kapaki-pakinabang, ang silicon ay ang batayan para sa microchips at circuit boards sa mga kompyuter, mobile phone, at karaniwang lahat ng iba pang elektronika, nagpapadala ng mga de-koryenteng signal mula sa isang bahagi patungo sa isa pa. Ang Silicon ay ang susi sa karamihan sa mga solar panel, dahil maaari itong i-convert ang enerhiya mula sa ilaw sa positibo at negatibong singil. Ang mga singil na ito ay dumadaloy sa magkabilang panig ng isang solar cell at maaaring magamit tulad ng isang baterya.

Ngunit ang mga katangian ng kemikal nito ay nangangahulugan din na hindi ito maaaring maging nababaluktot na electronics. Ang Silicon ay hindi sumipsip ng liwanag nang mahusay. Ang mga photon ay maaaring pumasa sa kanan sa pamamagitan ng isang silikon panel na masyadong manipis, kaya't sila ay dapat na maging medyo makapal - sa paligid ng 100 micrometers, tungkol sa kapal ng isang dollar bill - upang wala ng liwanag ang pupunta sa basura.

Next-Generation Semiconductors

Subalit natagpuan ng mga mananaliksik ang iba pang mga semiconductors na mas mahusay sa absorbing light. Ang isang grupo ng mga materyales, na tinatawag na "perovskites," ay maaaring magamit upang gumawa ng mga solar cell na halos kasing epektibo ng mga silikon, ngunit may mga light-absorbing layers na isang ikasampu ang kapal na kailangan sa silikon. Bilang isang resulta, ang mga mananaliksik ay nagtatrabaho sa pagbuo ng perovskite solar cells na maaaring kapangyarihan maliit na hindi pinuno ang mga sasakyang panghimpapawid at iba pang mga aparato kung saan pagbabawas ng timbang ay isang mahalagang kadahilanan.

Ang 2000 Nobel Prize in Chemistry ay iginawad sa mga mananaliksik na unang natagpuan na maaari silang gumawa ng isa pang uri ng ultra-manipis na semiconductor, na tinatawag na semiconducting polimer. Ang uri ng materyal na ito ay tinatawag na isang "organic semiconductor" sapagkat ito ay batay sa carbon, at ito ay tinatawag na isang "polimer" dahil ito ay binubuo ng mahabang mga tanikala ng mga organic na molecule. Ang mga organikong semiconductors ay ginagamit na komersyal, kabilang ang sa bilyong dolyar na industriya ng mga organic light-emitting diode display, na mas kilala bilang OLED TV.

Ang polimer semiconductors ay hindi kasing epektibo sa pag-convert ng sikat ng araw sa kuryente bilang perovskites o silikon, ngunit mas marami silang kakayahang umangkop at potensyal na extraordinarily matibay. Ang mga regular na polymer - hindi ang mga semiconducting - ay matatagpuan sa lahat ng dako sa pang-araw-araw na buhay. Ang mga ito ang mga molecule na bumubuo ng tela, plastik, at pintura. Ang mga polimer semiconductors ay mayroong potensyal na pagsamahin ang mga elektronikong katangian ng mga materyales tulad ng silikon sa pisikal na mga katangian ng plastik.

Ang Pinakamahusay ng Parehong mga Mundo: Kahusayan at Katatagan

Depende sa kanilang istraktura, ang mga plastik ay may malawak na hanay ng mga katangian - kabilang ang parehong kakayahang umangkop, tulad ng isang tarp; at matigas, tulad ng mga panel ng katawan ng ilang mga sasakyan. Ang semiconducting polymers ay may matibay na molekular na istraktura, at marami ang binubuo ng maliliit na kristal. Ang mga ito ay susi sa kanilang mga elektronikong katangian ngunit malamang na gawing malutong, na hindi kanais-nais na katangian para sa alinman sa nababaluktot o matibay na mga bagay.

Ang gawain ng aking grupo ay nakatuon sa pagtukoy ng mga paraan upang lumikha ng mga materyales na may parehong mahusay na mga katangian ng semiconducting at ang tibay plastics ay kilala para sa - kung nababaluktot o hindi. Ito ang magiging susi sa aking ideya ng isang solar tarp o kumot, ngunit maaari ring humantong sa mga materyales sa bubong, mga panlabas na patong na patungan, o marahil kahit na ang mga ibabaw ng mga kalsada o mga paradahan.

Ang gawaing ito ay magiging susi sa paggamit ng kapangyarihan ng liwanag ng araw - dahil, pagkatapos ng lahat, ang sikat ng araw na sumalakay sa Earth sa isang oras ay naglalaman ng higit na lakas kaysa sa lahat ng paggamit ng sangkatauhan sa isang taon.

Ang artikulong ito ay orihinal na na-publish sa The Conversation ni Darren Lipomi. Basahin ang orihinal na artikulo dito.