Smarte vinduer kunne også kombinere solpaneler og fjernsyn

Forestil dig at stå foran en væg af vinduer, undersøge udsigten. Du hører nogen komme ind i rummet bag dig. Din tur. "Velkommen, "siger du." Her er den video, jeg ville vise dig. "Med et tryk på en knap, udsigten forsvinder, og vinduerne forvandles til en HD-tv-skærm.

Ingen, din ven er ikke James Bond, og du er ikke den næste Q. Stadig, selvom du ser videoen, dit vindue-tv gør lige så meget for at afværge global katastrofe som enhver Bond-film gadget nogensinde har gjort. Du ser, det er også et solpanel, konstant høster vedvarende energi fra solen. Problemet med klimaændringer er ikke en typisk film -superskurk, men det er et vanskeligere problem, end Goldfinger udgjorde. Værre, menneskehedens bestræbelser på at løse det med eksisterende teknologier virker ikke hurtigt nok.

Heltene, der slog sig til undsætning, kunne være en ny teknologi kaldet organiske halvledere, en ny måde at fremstille materialer, der kun leder elektricitet under visse betingelser. De fleste halvledere i moderne elektronik er lavet af krystallinsk, stendannende elementer som silicium. Organiske halvledere, derimod, er primært lavet af kulstofbaserede molekyler. De tager mindre energi at lave end konventionelle halvledere. En konventionel fotovoltaisk celle, for eksempel, kan tage år at producere så meget energi, som var nødvendig for at bygge den; en organisk fotovoltaisk celle tager kun måneder.

Imidlertid, måske det mest spændende ved organiske halvledere er, at det er muligt at designe molekyler, der er fleksible, let, farvet eller helt gennemsigtigt. I det laboratorium, jeg arbejder i, vi designer og tester nye små molekyler, der har specifikke, målrettede ejendomme - som at lave en simpel gennemsigtig rude ind i et vindue, skærm og solpanel.

Optagelse af solenergi

At lave et solpanel, der også er et vindue, indebærer en smule kreativitet:Det skal være noget, der både absorberer lys, at lave elektricitet, og lader lyset komme igennem, at lade folk se ind og ud.

Vores materiale udnytter det faktum, at et vindue kun behøver at transmittere menneskeligt synligt lys; i mit laboratorium, vi kan lave molekyler, der kun absorberer UV og infrarødt lys, lysbølgelængder, vores øjne ikke ser. Det er dele af spektret, vi alligevel ikke rigtig vil passere gennem et vindue. UV -lys giver dig en solskoldning. Og infrarødt lys er varmt:Filtrering af det kan spare på energiforbruget og omkostningerne ved aircondition. Det er rigtigt, at vores metode ikke fanger absolut al energi i sollys, men det er okay. Mængden af ​​solenergi, der når Jorden hver time, er mere end al menneskeheden bruger på et år.

Vende processen rundt

Organiske halvledere er også nyttige til fremstilling af skærme og skærme. Hvis du tænker over det, en skærm er dybest set et solpanel, der kører baglæns. Det genererer lys fra en elektrisk strøm. Både solpaneler og skærme involverer konverteringer mellem lys og elektricitet. Ligesom vi kan designe gennemsigtige organiske halvledere, vi kan designe molekyler, der udsender bestemte lysfarver, når der tilføres en elektrisk strøm.

Saml et molekyle, der udsender rødt, et molekyle, der udsender blåt, og et molekyle, der udsender grønt, og du har en organisk lysemitterende diode. Det er nøglen til det, der er kendt på tv- og monitormarkedet som OLED -skærme.

For at lave et smart vindue, vi skulle lægge to lag organiske halvledere - et lag for at generere elektricitet fra sollys og et andet for at udsende lys - på en gryde med et gennemsigtigt ledende materiale, som indiumtinoxid. Disse teknologier findes, men er endnu ikke til salg.

At sætte stykkerne sammen

Halvdelen af ​​denne enhed er allerede kommercielt tilgængelig:Energieffektive OLED'er med høj opløsning er et stort hit på markedet for hjemm- og kontor-tv.

Virksomheder, der sælger økologiske solpaneler, og endda organiske solpanelvinduer, går bare i gang. Løbende forskningsindsats, ligesom min, er rettet mod at optimere egenskaberne af disse materialer, øge deres effektivitet, og gør dem mere holdbare.

Når vi gør komponenterne bedre, Vi finder også måder at integrere organiske halvleder solceller og organiske halvleder displays sammen. Det kan være et par år ude endnu, men der er bestemt incitament til at gøre det, med så mange mulige applikationer. En elbil med smarte vinduer kunne samle nok solenergi til at køre bilen 10 til 15 miles om dagen, nok til en typisk pendling. Kørselsvejledning kan vises på forruden, også. Overalt hvor der er et vindue - uanset om det er i en skyskraber eller et mobilhome - kan der være et smart vindue, spare plads, spare energi og lade beboerne føle sig som James Bond.

Denne artikel blev oprindeligt offentliggjort på The Conversation. Læs den originale artikel.