Smart Windows pourrait combiner des panneaux solaires et des téléviseurs trop

Smart Windows pourrait combiner des panneaux solaires et des téléviseurs trop
Ce moniteur et cette fenêtre pourraient-ils être combinés avec un panneau solaire?
patat / Shutterstock.com

Imaginez-vous devant un mur de fenêtres, surveillant la vue. Vous entendez quelqu'un entrer dans la pièce derrière vous. Ton tour. "Bienvenue", dites-vous. «Voici la vidéo que je voulais vous montrer.» En appuyant sur un bouton, la vue disparaît et les fenêtres se transforment en un écran de télévision haute définition.

Non, votre ami n'est pas James Bond, et vous n'êtes pas le prochain Q. Pourtant, même lorsque vous regardez la vidéo, votre télévision fait autant pour éviter la catastrophe mondiale que n'importe quel gadget Bond. Vous voyez, c'est aussi un panneau solaire, récoltant constamment l'énergie renouvelable du soleil. Le problème du changement climatique n'est pas un supervilain de film typique, mais c'est un problème plus délicat que Le doigt d'or posé. Pire, les efforts de l'humanité pour le résoudre avec les technologies existantes ne travaillent pas assez vite.

Les héros qui se lancent dans le sauvetage pourraient être une nouvelle technologie appelée semiconducteurs organiques, une nouvelle façon de fabriquer des matériaux qui conduisent l'électricité seulement sous certaines conditions. La plupart des semi-conducteurs dans l'électronique moderne sont faits de cristallin, formant des roches des éléments comme le silicium. Les semi-conducteurs organiques, en revanche, sont principalement constitués de molécules à base de carbone. Ils prennent moins énergie à faire que les semi-conducteurs classiques. Une cellule photovoltaïque conventionnelle, par exemple, peut prendre des années pour produire autant d'énergie que nécessaire pour la construire; une cellule photovoltaïque organique prend seulement quelques mois.

Cependant, la chose la plus excitante à propos des semi-conducteurs organiques est peut-être qu'il est possible de concevoir des molécules flexibles, légères, colorées ou complètement transparentes. Dans le laboratoire, je travaille dans, nous concevons et testons de nouvelles petites molécules qui ont des propriétés spécifiques et ciblées - comme faire une simple vitre transparente dans une fenêtre, un écran et un panneau solaire.

Capturer l'énergie solaire

Faire un panneau solaire qui est aussi une fenêtre implique un peu de créativité: il faut que ce soit quelque chose qui absorbe la lumière, fasse de l'électricité et laisse passer la lumière pour permettre aux gens de voir et de sortir.

Notre matériel profite du fait qu'une fenêtre a seulement besoin de transmettre la lumière humaine-visible; Dans mon laboratoire, nous pouvons fabriquer des molécules qui absorbent uniquement les rayons UV et infrarouges, longueurs d'onde de la lumière que nos yeux ne voient pas. Ce sont des parties du spectre que nous ne voulons pas vraiment passer par une fenêtre de toute façon. lumière UV vous donne un coup de soleil. Et la lumière infrarouge est chaude: Filtrer peut économiser sur l'utilisation de l'énergie et les frais de climatisation. C'est vrai que notre méthode ne capte absolument pas toute l'énergie du soleil, mais ça va. le quantité d'énergie solaire qui atteint la Terre toutes les heures is plus que toute l'humanité utilise dans une année.

Renverser le processus autour

Les semi-conducteurs organiques sont également utiles pour faire des moniteurs et des affichages. Si vous y réfléchissez, un écran est essentiellement un panneau solaire en marche arrière. Il génère de la lumière à partir d'un courant électrique. Tous les deux des panneaux solaires et écrans d'affichage impliquer des conversions entre la lumière et l'électricité. Tout comme nous pouvons concevoir des semi-conducteurs organiques transparents, nous pouvons concevoir des molécules qui émettent des couleurs de lumière spécifiques lorsqu'un courant électrique est appliqué.


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Mettez en place une molécule qui émet du rouge, une molécule qui émet du bleu et une molécule qui émet du vert, et vous avez une diode électroluminescente organique. Ceux-ci sont la clé de ce qui est connu sur le marché de la télévision et du moniteur en tant qu'écrans OLED.

Pour faire une fenêtre intelligente, nous aurions besoin de déposer deux couches de semi-conducteurs organiques - une couche pour générer de l'électricité à partir de la lumière du soleil et une autre pour émettre de la lumière - sur une plaque d'un matériau conducteur transparent, comme l'oxyde d'étain indium. Ces technologies existent, mais sont pas encore disponible à la vente.

Mettre les pièces ensemble

La moitié de cet appareil est déjà disponible dans le commerce: Les OLED à haute résolution et économes en énergie un grand succès sur le marché pour les téléviseurs domestiques et de bureau.

Entreprises vendre des panneaux solaires organiques, Et même fenêtres organiques de panneau solaire, commencent juste à aller. Les efforts de recherche en cours, comme le mien, visent à optimiser les propriétés de ces matériaux, à augmenter leur efficacité et à les rendre plus durables.

La ConversationÀ mesure que nous améliorerons les composants, nous trouverons également des moyens d'intégrer les cellules solaires à semi-conducteurs organiques et les écrans à semi-conducteurs organiques. Cela peut prendre quelques années, mais il y a certainement une incitation à le faire, avec autant d'applications possibles. Une voiture électrique avec des fenêtres intelligentes pourrait recueillir suffisamment d'énergie solaire pour conduire la voiture 10 à 15 miles par jour, assez pour un trajet typique. Les indications routières peuvent également apparaître sur le pare-brise. N'importe où il y a une fenêtre - que ce soit dans un gratte-ciel ou une maison mobile - il pourrait y avoir une fenêtre intelligente, économiser de l'espace, économiser de l'énergie et laisser les occupants se sentir comme James Bond.

A propos de l'auteur

Kerry Rippy, Ph.D. Candidat en chimie, Colorado State University

Cet article a été publié initialement le La Conversation. Lis le article original.

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