這個監視器和窗口可以與太陽能電池板結合使用嗎？ PATAT / Shutterstock.com

想像一下，站在一堵牆前，調查視野。 你聽到有人進入你身後的房間。 到你了。 “歡迎你，”你說。 “這是我想要給你看的視頻。”只需按一下按鈕，視圖就會消失，窗戶會變成一個高清電視屏幕。

不，你的朋友不是詹姆斯邦德，你不是下一個Q.儘管如此，即使你觀看視頻，你的窗戶電視也可以幫助避免像任何邦德電影小工具那樣的全球災難。 你看，它也是一塊太陽能電池板，不斷從太陽中收集可再生能源。 氣候變化的問題不是典型的電影超級惡魔，但它比一個棘手的問題 金手指 構成。 更糟糕的是，人類用現有技術解決它的努力 工作得不夠快.

俯衝救援的英雄可能是一項名為的新技術 有機半導體，一種製造僅在某些條件下導電的材料的新方法。 現代電子產品中的大多數半導體都是由結晶的岩石形成的 像矽這樣的元素。 相反，有機半導體主要由碳基分子製成。 他們少花錢 能量 比傳統半導體。 例如，傳統的光伏電池可能需要數年才能產生建造它所需的能量; 有機光伏電池 只需幾個月.

然而，有機半導體最激動人心的事情可能就是設計出柔韌，輕盈，有色或完全透明的分子。 在我工作的實驗室裡，我們設計和測試具有特定目標特性的新小分子 - 例如將簡單的透明窗格製作成窗戶，屏幕和太陽能電池板。

捕獲太陽能

製作一個也是窗戶的太陽能電池板需要一點創造力：它既可以吸收光線，也可以發光，讓光線通過，讓人們看到進出。

我們的材料利用了窗戶只需傳輸人類可見光的事實; 在我的實驗室中，我們可以製造僅吸收紫外線和紅外線的分子，我們眼睛看不到的光波長。 這些是我們並不真正想要通過窗口的頻譜的一部分。 紫外線 給你曬傷。 紅外線很熱： 過濾掉它 可以節省空調的能源消耗和費用。 確實，我們的方法並沒有完全捕獲陽光中的所有能量，但這沒關係。 該 每小時到達地球的太陽能量 is 超過一年中所有人類的使用.

翻轉過程

有機半導體也可用於製造監視器和顯示器。 如果你考慮一下，屏幕基本上是向後運行的太陽能電池板。 它從電流產生光。 都 太陽能電池板 和 顯示屏幕 涉及光與電之間的轉換。 就像我們可以設計透明有機半導體一樣，我們可以設計在施加電流時發出特定顏色光的分子。

將一個發紅的分子，一個發藍的分子和一個發綠的分子放在一起，你就有了一個有機發光二極管。 這些是電視和顯示器市場中作為OLED屏幕所知的關鍵。

為了製作一個智能窗口，我們需要在透明導電材料的平底鍋上沉積兩層有機半導體 - 一層用於從太陽光發電，另一層用於發光 - 氧化銦錫。 這些技術存在，但是 還沒有可供出售.

把碎片放在一起

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這個設備已經有一半了 市售的：高能效的高分辨率OLED 在市場上大受歡迎 用於家庭和辦公室電視。

公司 賣有機太陽能電池板，甚至 有機太陽能電池板窗，剛剛開始。 正在進行的研究工作，如我的，旨在優化這些材料的性能，提高其效率，並使其更耐用。

隨著我們使組件更好，我們還將找到將有機半導體太陽能電池和有機半導體顯示器集成在一起的方法。 可能還需要幾年的時間，但肯定有這樣的動機，有這麼多可能的應用程序。 配有智能窗戶的電動汽車可以收集足夠的太陽能 每天開車10到15里程，足以進行典型的通勤。 駕駛方向也可能出現在擋風玻璃上。 無論在摩天大樓還是移動房屋中，任何地方都有窗戶，可以有一個智能窗戶，節省空間，節省能源，讓居住者感覺像詹姆斯邦德。

關於作者

Kerry Rippy，博士 化學候選人， 科羅拉多​​州立大學

這篇文章最初發表於 談話。 閱讀 原創文章.

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