211service.com
Nystartade ingenjörer ser genom solceller
Föreställ dig en värld där vilken yta som helst kan beläggas med solceller, vilket omvandlar solljus och till och med glödlampor till små mängder användbar energi. Detta är målet för en ny startup som heter Ubiquitous energi . Företaget hoppas kunna utveckla prisvärda, transparenta beläggningar och filmer som kan skörda ljusenergi när de appliceras på fönster eller skärmar på e-läsare eller surfplattor. Ett sätt att använda tekniken kan vara i elektrokroma fönster som övergår från klart till mörkt när solen är som ljusast.
Tricket är hur företagets solceller tar upp ljus: de samlar in våglängder i den ultravioletta och infraröda delen av spektrumet men låter synligt ljus passera igenom. Traditionella solceller, däremot, samlar ljus i de ultravioletta och synliga områdena och kan därför inte göras helt transparenta.
Det är definitivt ett intressant tillvägagångssätt om kostnaden för sådana celler kan vara tillräckligt låg och stabiliteten hos materialen är tillräcklig, säger Zhenan Bao , en professor i kemiteknik vid Stanford University, som inte är knuten till uppstarten. Hon tillägger att genom att samla in infrarött och ultraviolett ljus filtrerar tekniken de delar av spektrumet som folk i allmänhet vill att fönster ändå ska hålla utanför.
Miles Barr, president och teknisk chef för Ubiquitous Energy, säger att de genomskinliga solcellerna är gjorda av olika organiska lager, avsatta en i taget ovanpå ett glas eller en film. Denna process skulle lätt kunna integreras i tunnfilmsavsättningssystem som finns i industriell bearbetning. Många moderna fönster har till exempel någon form av beläggning för solskydd eller isolering; Barr föreställer sig att hans företags solceller tillverkas och läggs till på liknande sätt. Ubiquitous Energy, som snurrades ut ur labbet av Vladimir Bulović , professor i elektroteknik vid MIT, har ännu inte tillkännagett några planer för produkter eller prissättning.
En tidning publicerad i Bokstäver i tillämpad fysik 2011 beskrev företagets spektralt selektiva tillvägagångssätt: prototyper gjorda av organiska material gav något mindre än 2 procents effektivitet och en synlig transparens på cirka 70 procent. (Att bygga fönster kräver vanligtvis genomskinlighet från 55 till 90 procent, medan mobila elektroniska skärmar kräver 80 till 90 procent.) Barr säger att hans team driver både effektiviteten och transparensen uppåt.
Medan företaget fortfarande är i forsknings- och utvecklingsfasen, utforskar det olika material och design för produkter. Vi får en katalog med enhetsstrukturer och ingredienser för högeffektiva enheter som kan driva mer energikrävande enheter eller kompensera energi för byggnader, säger Miles. När du väl når 10 procents effektivitet öppnar sig många applikationer. Företaget hoppas kunna uppnå effektivitetsvinster som är större än 10 procent vid hög synlig transparens.
Det finns andra typer av genomskinliga solceller, men många av dem skördar fortfarande lite ljus i det synliga området och har därför inte transparenspotentialen för ett tillvägagångssätt som ignorerar synligt ljus. Dessa material uppnår halvgenomskinlighet när de är sparsamt avsatta över en yta eller när solcellerna tunnas ut för att tillåta mer synligt ljus att passera igenom.
Nuvarande solcellsteknik använder i stor utsträckning det ultraviolett-synliga området, men inte mycket inom det infraröda området, säger Shenqiang Ren, professor i kemi vid University of Kansas, som inte är knuten till företaget. Under solstrålning finns det cirka 45 procent strålningsenergi från infrarött [ljus].
När Ubiquitous Energy försöker förbättra effektiviteten hos sina solceller, förklarar Barr, tittar man på två vanliga sätt att samla in mer ljus. Den första är att optimera designen av dess halvledarmaterial. Dess nuvarande material inkluderar molekylära färgämnen som har selektiva absorptionstoppar i de ultravioletta och nära-infraröda delarna av spektrumet; Barr säger att företaget utvecklar material som också samlar energi djupare in i det infraröda. Den andra involverar nanoskalateknik och justering av optisk interferens i enheten för att förbättra ljusabsorptionen - knep som användes för att förbättra effektiviteten hos icke-transparenta solceller tidigare. Det finns många rattar man kan ställa in för att öka prestandan, säger han.