211service.com
Startup Engineers doorzichtige zonnecellen
Stel je een wereld voor waarin elk oppervlak kan worden bedekt met zonnecellen, die zonlicht en zelfs de gloed van gloeilampen omzetten in kleine hoeveelheden bruikbare energie. Dit is het doel van een nieuwe startup genaamd alomtegenwoordige energie . Het bedrijf hoopt betaalbare, transparante coatings en films te ontwikkelen die lichtenergie kunnen oogsten wanneer ze worden aangebracht op ramen of de schermen van e-readers of tablets. Een manier om de technologie te gebruiken, is bijvoorbeeld in elektrochrome ramen die van helder naar donker veranderen wanneer de zon het helderst is.
De truc is de manier waarop de fotovoltaïsche cellen van het bedrijf licht opnemen: ze verzamelen golflengten in het ultraviolette en infrarode deel van het spectrum, maar laten zichtbaar licht door. Traditionele zonnecellen daarentegen verzamelen licht in de ultraviolette en zichtbare gebieden en kunnen daarom niet volledig transparant worden gemaakt.
Het is zeker een interessante benadering als de kosten van dergelijke cellen laag genoeg kunnen zijn en de stabiliteit van de materialen voldoende is, zegt Zhenan Bao , een professor in chemische technologie aan de Stanford University, die niet gelieerd is aan de startup. Ze voegt eraan toe dat door het verzamelen van infrarood en ultraviolet licht, de technologie de delen van het spectrum filtert die mensen over het algemeen toch willen dat ramen buiten blijven.
Miles Barr, president en chief technology officer van Ubiquitous Energy, zegt dat de transparante zonnecellen zijn gemaakt van verschillende organische lagen, één voor één op een glas of film afgezet. Dit proces zou gemakkelijk kunnen worden geïntegreerd in dunnefilmdepositiesystemen die in industriële verwerking worden gebruikt. Veel moderne ramen hebben bijvoorbeeld een soort coating voor zonwering of isolatie; Barr stelt zich voor dat de zonnecellen van zijn bedrijf op dezelfde manier worden vervaardigd en toegevoegd. Alomtegenwoordige energie, die werd gesponnen uit het laboratorium van Vladimir Bulovic , een professor in elektrotechniek aan het MIT, heeft nog geen plannen aangekondigd voor producten of prijzen.
Een paper gepubliceerd in Technische Natuurkunde Brieven in 2011 beschreef de spectraal selectieve aanpak van het bedrijf: prototypes gemaakt van organische materialen leverden iets minder dan 2 procent efficiëntie en een zichtbare transparantie van ongeveer 70 procent. (Voor het bouwen van vensters zijn transparanten van 55 tot 90 procent nodig, terwijl voor mobiele elektronische beeldschermen 80 tot 90 procent nodig is.) Barr zegt dat zijn team zowel efficiëntie- als transparantiecijfers naar boven duwt.
Terwijl het bedrijf zich nog in de onderzoeks- en ontwikkelingsfase bevindt, onderzoekt het verschillende materialen en ontwerpen voor producten. We krijgen een catalogus met apparaatstructuren en ingrediënten voor apparaten met een hoger rendement die meer energieverslindende apparaten van stroom kunnen voorzien of de energie voor gebouwen kunnen compenseren, zegt Miles. Zodra u 10 procent efficiëntie bereikt, openen zich veel toepassingen. Het bedrijf hoopt een efficiëntie van meer dan 10 procent te behalen bij een hoge zichtbare transparantie.
Er zijn andere soorten doorzichtige zonnecellen, maar veel van hen oogsten nog steeds wat licht in het zichtbare bereik en hebben daarom niet het transparantiepotentieel van een benadering die zichtbaar licht negeert. Deze materialen bereiken semi-transparantie wanneer ze dun op een oppervlak worden afgezet of wanneer de fotovoltaïsche apparaten worden verdund om meer zichtbaar licht door te laten.
De huidige fotovoltaïsche technologie maakt uitgebreid gebruik van het ultraviolet-zichtbare bereik, maar niet veel in het infraroodbereik, zegt Shenqiang Ren, een professor in de chemie aan de Universiteit van Kansas, die niet bij het bedrijf is aangesloten. Onder zonnestraling is er ongeveer 45 procent stralingsenergie van infrarood [licht].
Omdat Ubiquitous Energy de efficiëntie van zijn zonnecellen wil verbeteren, legt Barr uit, kijkt het naar twee standaardmanieren om meer licht te verzamelen. De eerste is het optimaliseren van het ontwerp van zijn halfgeleidermaterialen. De huidige materialen omvatten moleculaire kleurstoffen die selectieve absorptiepieken hebben in de ultraviolette en nabij-infrarode delen van het spectrum; Barr zegt dat het bedrijf materialen ontwikkelt die ook dieper in het infrarood energie verzamelen. De tweede omvat engineering op nanoschaal en het aanpassen van optische interferentie in het apparaat om de lichtabsorptie te verbeteren - trucs die in het verleden werden gebruikt om de efficiëntie van niet-transparante zonnecellen te verbeteren. Er zijn veel knoppen die je kunt afstemmen om de prestaties te verbeteren, zegt hij.