Sådan fungerer solcelledrevne solbriller

Når mange af os tænker på solenergi, forestiller vi os store, stive paneler, der dækker taget på en bygning. Solenergiteknologier er kommet langt fra de dage, og udover at se paneler, der dækker hustage, du vil også sandsynligvis se solenergiteknologi dukke op uventede steder, inklusive rygsække. Omdanner sollys til energi igennem solcelleanlæg enheder er en af ​​de grønneste energimuligheder (på trods af forureningen i produktionen). Når den er i brug, disse celler sidder i solen, absorberer stråler og frigiver ikke andet end elektroner. Fang disse, og du kan generere elektricitet.

Hvad hvis du kunne fange og bruge solens energi med et tilbehør, du sandsynligvis har på dig hver dag:dine solbriller. Designerne Hyun-Joong Kim og Kwang-Seok Jeong har skabt nogle konceptuelle nuancer, der ikke kun vil beskytte dine øjne mod solens farlige UV-stråler, men også konvertere disse stråler til elektrisk energi-energi, der kan bruges til at drive en lille enhed som f.eks. en iPod, PSP eller mobiltelefon, uanset om du er på stranden eller på farten.

Disse solbriller, kaldet Self-Energy Converting Sunglasses eller SIG for kort, har specielle linser, der er lavet med farvesensitiverede solceller ( DSC ). Linserne konverterer solenergi til elektricitet, som du kan bruge ved at tilslutte en enhed til strømstikket bag på rammen. Selvom det ikke er meget strøm, det burde være nok at putte et batteri i et par minutter ekstra eller lade melodierne spille, mens du soler dig på stranden. Selvom der ikke er nogen detaildato eller pris på disse solbriller endnu, designerne havde kostet sig for øje, da de kom på ideen. Linserne bruger billigt, organisk farvestof for at levere denne rene energi. Hvordan kan et billigt organisk farvestof omsættes til ren batteristrøm? Det hele er i DSC -teknologien.

1. Farvesensibiliserede solceller
2. Fremskridt inden for solceller
3. Hvordan solcelledrevne solbriller fungerer:Forfatterens note
4. Solcelledrevne solbriller:Cheat Sheet

Farvesensibiliserede solceller

Farvesensitiveret solcelle (DSC) teknologi, også kaldet Grätzel -celler, blev først introduceret i 1991 af Michael Grätzel, en kemiker ved det schweiziske føderale institut for teknologi, Lausanne, og hans kolleger.

Der har været et par iterationer af DSC -teknologi, og den nyeste type solceller tilhører en ny tidsalder for tyndfilms fotovoltaiske enheder. De er konstrueret i lag:et lysfølsomt lag lavet af ultratyndt, halvlederkrystaller i nanostørrelse over et tyndt lag titandioxid. Når fotoner (fra sollys) rammer det lysfølsomme lag, de frigjorte elektroner akkumuleres på laget af titandioxid og danner en elektrisk strøm. Tidligere har en flydende elektrolyt var nødvendig for at transportere elektronerne fra et lag til et andet, men i den nyeste generation af Grätzel -celler, et farvestof lavet af amorft organisk materiale bruges til at belægge titandioxid - farvestoffet absorberer lys og tiltrækker ophidsede elektroner, som genererer en afgift.

Resultaterne er celler, der kan bruges til at skabe billige, let, gennemsigtige og fleksible plader eller farvestoffer, der kan bruges til at belægge glas, såsom vinduerne i dit hus for at levere energi til dit hjem. Eller det kan bruges til at belægge linserne på solbriller og levere strøm til små enhedens batterier.

DSC -teknologien er yderst effektiv i forhold til andre former for solceller, producerer effektiviteter større end 11 procent - hvilket betyder, at 11 procent af den fangede solenergi omdannes til elektrisk energi - frem for 4 til 5 procent [kilde:ScienceDaily]. Men i små applikationer, såsom i solbriller, der kan være et potentielt problem:Solceller skal vende mod solen for at absorbere stråler. Hvor ofte stirrer du ind i solen?

Fremskridt inden for solceller

Solens eksponering bliver mindre et problem, når du tænker på at anvende tyndfilms fotovoltaiske enheder på steder som f.eks. Vinduer, ovenlysvinduer og endda en bygningsfacade for at gøre sit udvendige fotovoltaiske aktivt.

Mens konventionelle solpaneler, lavet af siliciumceller, fortsat have en fordel i forhold til denne nye solteknologi, de forbliver ufleksible, dyrt og sammenlignet med de nyeste innovationer, ikke længere den mest effektive løsning. Farvesensibiliserede solceller (DSC'er) har et par andre tricks i ærmet. De er i stand til at arbejde lige så effektivt ved 149 grader F (65 grader C) som ved 77 grader F (25 grader C), hvorimod siliciumceller mister 20 procent af deres energieffektivitet ved ekstreme temperaturer.

Og på grund af de skive-tynde og fleksible egenskaber, DSC -teknologi kan anvendes på måder, der aldrig er blevet overvejet for konventionelle celler. Militærer, for eksempel, er blevet interesseret i Grätzel -celler. Nye telte og tekstiler kan levere op til 1 kilowatt energi (nok til at drive et par lamper og en bærbar computer) [kilde:Telt Manufacturers Marketplace]. Og i større skala, fleksible solpaneler, der bruges til at dække telte, sofistikeret udstyr. Derudover Grätzel -celler kunne konstrueres til bærbare fotovoltaiske celler. Letvægts bærbare solpaneler kan drive og genoplade alle elektriske apparater, soldater eller marinesoldater bærer, eliminerer behovet for ekstra batteripakker eller poser med batterier i marken.

Mens DSC -teknologien har nye banebrydende applikationer, forskning i andre områder af solenergi viser løfte i solceller af plastik - en idé, hvor lag af titaniumoxid er kemisk modificeret - der kan have større energieffektivitetsniveauer end dem, der ses i Grätzel -celler. Måske en dag vil ikke kun linserne være fotovoltaiske, men hele par solbriller vil være en energikilde.

Hvis USA ville bytte sin elektriske energikilde fra sit elnet til en, der blev genereret af solceller, der ville være en reduktion i drivhusgasemissioner på cirka 89 procent [kilde:Springvand].

Hvordan solcelledrevne solbriller fungerer:Forfatterens note

Det er altid lidt nervepirrende at skrive om et produkt, når det stadig er i koncept. Vil der være oplysninger tilgængelige om, hvordan produktet fungerer? Er der en prototype? Nogle gange arbejder du med ingen af ​​dem, men i tilfælde af de solcelledrevne solbriller kunne jeg sammensætte, hvordan disse solbriller fungerer-det handler om solceller. Bemærk:Jeg må tilstå hele tiden, da jeg skrev dette stykke, og jeg tænkte hele tiden på, hvordan disse overdimensionerede hvide stel mindede mig om Willy Wonkas solbriller i Tim Burtons version af "Charlie and the Chocolate Factory."

Kilder

• Bullis, Kevin. "Solceller til billige penge." Teknologigennemgang. MIT. 2006. http://www.technologyreview.com/read_article.aspx?id=17490&ch=biztech&sc=&pg=1
• Springvand, Henry. "Fotovoltaiske celler er stadig meget grønne, Sammenlignende testserier. "The New York Times. 2008. http://www.nytimes.com/2008/02/26/science/26obsola.html?_r=1
• Graham-Rowe, Duncan. "Hej, solskin. "New Scientist. 1998. http://www.newscientist.com/article/mg16021551.600-hello-sunshine.html
• McGrath, Matt. "Solfarvestoffer giver et ledende lys." BBC. 2008. http://news.bbc.co.uk/2/hi/technology/7501476.stm
• Simonite, Tom. "Kulelektroder kan reducere omkostningerne ved solpaneler." Ny forsker. 2007. http://www.newscientist.com/article/dn13103
• Smith, Sherri L. "Solcelledrevne solbriller til at drive dine gadgets." Hurtigt selskab. 2008. http://www.fastcompany.com/blog/sherri-l-smith/high-wire/let-sun
• "Solenergi:ladet for fremtiden." ScienceDaily. 2006. http://www.sciencedaily.com/releases/2006/09/060911102937.htm
• "Solar fotovoltaiske celle/modul fremstillingsaktiviteter." Energi Information Administration. Det amerikanske energiministerium. 2008. http://www.eia.doe.gov/cneaf/solar.renewables/page/solarphotv/solarpv.html
• "Solcelledrevne solpaneler solbriller." Yanko Design. http://www.yankodesign.com/2008/12/17/solar-powered-solar-panel-sun-glasses/
• Teltproducenters markedsplads. http://www.tentmanufacturers.net/army-tents.html
• "Ultra tynd, Farvesensibiliserede solceller kaldet til dato mest effektive. "ScienceDaily. 2006. http://www.sciencedaily.com/releases/2006/09/060918201621.htm

Solcelledrevne solbriller:Cheat Sheet

Ting du skal vide:

• Disse Self-Energy Converting Sunglasses (SIG) er i stand til at absorbere solenergi gennem specielle linser belagt med farvestofsensibiliserende solceller (DSC). Udover at blive brugt som et glasbelægningsfarvestof, disse celler kan også omdannes til billige, let, gennemsigtige og fleksible ark.
• Solceller er konstrueret i to lag:et lysfølsomt lag lavet af ultratyndt, halvlederkrystaller i nanostørrelse over et tyndt lag titandioxid. Når fotoner fra solens stråler absorberes af det lysfølsomme lag, elektroner ophobes på titandioxid, skabe en elektrisk strøm.
• Når solceller absorberer solens stråler og omdanner sollys til elektrisk energi, det kaldes solceller. Hvad er frigivet? Intet mere end elektroner.

Nu, test din viden med disse quizzer!

• Wild World:Solar Cell Quiz
• Car Smarts:Elbiler
• Grøn din shoppingquiz
• Nanogeneratorer:Tiny Tech, Store spørgsmål

Tjek disse artikler!

• Sådan fungerer Solar Yard Lights
• Sådan fungerer termisk energi
• Sådan fungerer solsejl
• Hvordan kan solpaneler drive en bil?
• Er soldrevne køretøjer stadig en mulighed?