science >> Wetenschap >  >> anders

Hoe een zonnebril op zonne-energie werkt

Een gemiddelde zonnebril kan ooit DSC-technologie gebruiken. ©iStockphoto.com/1001nights

Wanneer velen van ons aan zonne-energie denken, stellen we ons grote, stijve panelen die het dak van een gebouw bedekken. Zonne-energietechnologieën hebben een lange weg afgelegd sinds die tijd, en naast het zien van panelen die daken bedekken, je zult waarschijnlijk ook zonne-energietechnologie op onverwachte plaatsen zien opduiken, inclusief rugzakken. Zonlicht omzetten in energie door middel van fotovoltaïsch devices is een van de groenste energie-opties (ondanks de productievervuiling). Wanneer in gebruik, deze cellen zitten in de zon, absorberen stralen en geven niets meer dan elektronen vrij. Vang deze op en je kunt elektriciteit opwekken.

Wat als je de energie van de zon zou kunnen vastleggen en gebruiken met een accessoire dat je waarschijnlijk elke dag draagt:je zonnebril. Ontwerpers Hyun-Joong Kim en Kwang-Seok Jeong hebben een aantal conceptuele tinten gecreëerd die niet alleen je ogen beschermen tegen de gevaarlijke UV-stralen van de zon, maar die stralen ook omzetten in elektrische energie - energie die kan worden gebruikt om een ​​klein apparaat van stroom te voorzien, zoals een Ipod, PSP of mobiele telefoon, of je nu op het strand of onderweg bent.

Deze zonnebril, Self-Energy Converting Sunglasses of kortweg SIG genoemd, hebben speciale lenzen die zijn gemaakt met kleurstofgevoelige zonnecellen ( DSC ). De lenzen zetten zonne-energie om in elektriciteit die je kunt gebruiken door een apparaat aan te sluiten op de stroomaansluiting aan de achterkant van het frame. Hoewel het niet veel kracht is, het zou genoeg moeten zijn om een ​​​​batterij een paar minuten extra te gebruiken of de deuntjes te laten spelen terwijl je op het strand koestert. Hoewel er nog geen verkoopdatum of prijs voor deze zonnebril is, de ontwerpers hadden kosten in gedachten toen ze met het idee kwamen. De lenzen gebruiken goedkoop, organische kleurstof om deze schone energie te leveren. Hoe kan een goedkope organische kleurstof zich vertalen in schone batterijstroom? Het zit allemaal in de DSC-technologie.

Inhoud
  1. Kleurstofgevoelige zonnecellen
  2. Vooruitgang in zonnecellen
  3. Hoe zonnebrillen op zonne-energie werken:opmerking van de auteur
  4. Zonnebril op zonne-energie:spiekbriefje

Kleurstofgevoelige zonnecellen

Twee ontwerpers hebben enkele conceptuele tinten bedacht die kracht genereren. ©iStockphoto.com/Yuri_Arcurs

Dye-sensitized zonnecel (DSC) technologie, ook wel Grätzel-cellen genoemd, werden voor het eerst geïntroduceerd in 1991 door Michael Grätzel, een chemicus aan het Zwitserse Federale Instituut voor Technologie, Lausanne, en zijn collega's.

Er zijn een paar herhalingen van DSC-technologie geweest, en het nieuwste type zonnecel behoort tot een nieuw tijdperk van dunne-film fotovoltaïsche apparaten. Ze zijn in lagen ontworpen:een lichtgevoelige laag gemaakt van ultradun, nano-sized halfgeleiderkristallen over een dunne laag titaniumdioxide. Wanneer fotonen (van zonlicht) de lichtgevoelige laag raken, de vrijgekomen elektronen hopen zich op op de laag titaniumdioxide en creëren een elektrische stroom. Eerder, er was een vloeibare elektrolyt nodig om de elektronen van de ene laag naar de andere te brengen, maar in de nieuwste generatie Grätzel-cellen, een kleurstof gemaakt van amorf organisch materiaal wordt gebruikt om het titaniumdioxide te coaten - de kleurstof absorbeert licht en trekt geëxciteerde elektronen aan, wat een lading genereert.

De resultaten zijn cellen die kunnen worden gebruikt om goedkope, lichtgewicht, transparante en flexibele vellen of kleurstof die kunnen worden gebruikt om glas te coaten, zoals de ramen van uw huis om uw huis van energie te voorzien. Of het kan worden gebruikt om de lenzen van zonnebrillen te coaten en stroom te leveren aan batterijen van kleine apparaten.

DSC-technologie is zeer efficiënt in vergelijking met andere vormen van zonnecellen, met een efficiëntie van meer dan 11 procent - wat betekent dat 11 procent van de opgevangen zonne-energie wordt omgezet in elektrische energie - in plaats van 4 tot 5 procent [bron:ScienceDaily]. Maar bij kleine toepassingen zoals in zonnebrillen, er kan één potentieel probleem zijn:zonnecellen moeten naar de zon zijn gericht om stralen te absorberen. Hoe vaak staar jij in de zon?

Vooruitgang in zonnecellen

Blootstelling aan de zon wordt minder een probleem wanneer u denkt aan het toepassen van dunne-film fotovoltaïsche apparaten op plaatsen zoals ramen, dakramen en zelfs een gevel van een gebouw om de buitenkant fotovoltaïsch actief te maken.

Terwijl conventionele zonnepanelen, gemaakt van siliciumcellen, voordeel blijven hebben ten opzichte van deze nieuwe zonnetechnologie, ze blijven onbuigzaam, duur en vergeleken met de nieuwste innovaties, niet langer de meest efficiënte optie. Kleurstofgevoelige zonnecellen (DSC's) hebben nog een paar andere trucjes in petto. Ze kunnen even efficiënt werken bij 149 graden F (65 graden C) als bij 77 graden F (25 graden C), terwijl siliciumcellen 20 procent van hun energie-efficiëntie verliezen bij extreme temperaturen.

En vanwege de flinterdunne en flexibele eigenschappen, DSC-technologie kan worden toegepast op manieren die nooit zijn overwogen voor conventionele cellen. militairen, bijvoorbeeld, geïnteresseerd zijn geraakt in Grätzel-cellen. Nieuwe tenten en stoffen kunnen tot 1 kilowatt energie leveren (genoeg om een ​​paar lampen en een laptop van stroom te voorzien) [bron:Tent Manufacturers Marketplace]. En op grotere schaal, flexibele zonnepanelen die worden gebruikt om tenten te bedekken, voeden geavanceerde apparatuur. Aanvullend, Grätzel-cellen kunnen worden omgebouwd tot draagbare fotovoltaïsche cellen. Lichtgewicht draagbare zonnepanelen kunnen alle elektrische apparaten die soldaten of mariniers dragen van stroom voorzien en opladen, waardoor er geen extra batterijpakketten of zakken vol batterijen in het veld nodig zijn.

Hoewel DSC-technologie nieuwe baanbrekende toepassingen heeft, onderzoek naar andere gebieden van zonne-energie toont veelbelovend aan in plastic zonnecellen - een idee waarbij lagen van titaniumoxide chemisch worden gemodificeerd - die energie-efficiëntieniveaus kunnen hebben die hoger kunnen zijn dan die in Grätzel-cellen. Misschien zullen de lenzen op een dag niet alleen fotovoltaïsch zijn, maar de hele zonnebril zal een energiebron zijn.

Opwarmen om af te koelen

Als de Verenigde Staten hun elektrische energiebron van het elektriciteitsnet zouden omruilen voor een die wordt opgewekt door zonnecellen, er zou een vermindering van de uitstoot van broeikasgassen van ongeveer 89 procent zijn [bron:Fountain].

Hoe zonnebrillen op zonne-energie werken:opmerking van de auteur

Het is altijd een beetje zenuwslopend om over een product te schrijven als het nog in concept is. Is er informatie beschikbaar over de werking van het product? Is er een prototype? Soms werk je met geen van beide, maar in het geval van de zonnebril op zonne-energie heb ik kunnen ontdekken hoe deze zonnebril werkt -- het draait allemaal om fotovoltaïsche cellen. Opmerking:ik moet bekennen dat ik de hele tijd dat ik dit stuk aan het schrijven was, bleef denken hoe deze oversized witte monturen me deden denken aan Willy Wonka's zonnebril in Tim Burton's versie van "Charlie and the Chocolate Factory".

bronnen

  • Bullis, Kevin. "Zonnecellen voor goedkoop." Technologie recensie. MIT. 2006. http://www.technologyreview.com/read_article.aspx?id=17490&ch=biztech&sc=&pg=1
  • Fontein, Henry. "Fotovoltaïsche cellen zijn nog steeds erg groen, Vergelijkende testshows." The New York Times. 2008. http://www.nytimes.com/2008/02/26/science/26obsola.html?_r=1
  • Graham Rowe, Duncan. "Hallo, zonneschijn." New Scientist. 1998. http://www.newscientist.com/article/mg16021551.600-hello-sunshine.html
  • McGrath, Mat. "Zonnekleurstoffen geven een leidend licht." BBC. 2008. http://news.bbc.co.uk/2/hi/technology/7501476.stm
  • Simoniet, Tom. "Koolstofelektroden kunnen de kosten van zonnepanelen verlagen." Nieuwe wetenschapper. 2007. http://www.newscientist.com/article/dn13103
  • Smit, Sherri L. "Zonnebril op zonne-energie om uw gadgets van stroom te voorzien." Snel bedrijf. 2008. http://www.fastcompany.com/blog/sherri-l-smith/high-wire/let-sun
  • "Zonne-energie:opgeladen voor de toekomst." WetenschapDagelijks. 2006. http://www.sciencedaily.com/releases/2006/09/060911102937.htm
  • "Productieactiviteiten voor fotovoltaïsche zonnecellen/modules." Energie Informatie Administratie. Amerikaanse ministerie van Energie. 2008. http://www.eia.doe.gov/cneaf/solar.renewables/page/solarphotv/solarpv.html
  • "Zonnebril op zonne-energie zonnepaneel." Yanko-ontwerp. http://www.yankodesign.com/2008/12/17/solar-powered-solar-panel-sun-glasses/
  • Marktplaats voor tentfabrikanten. http://www.tentmanufacturers.net/army-tents.html
  • "Ultradun, Met kleurstof gesensibiliseerde zonnecellen tot nu toe de meest efficiënte genoemd." ScienceDaily. 2006. http://www.sciencedaily.com/releases/2006/09/060918201621.htm

Zonnebril op zonne-energie:spiekbriefje

Kan de zon in al onze energiebehoeften voorzien? Foto met dank aan NASA

Dingen die u moet weten:

  • Deze Self-Energy Converting Sunglasses (SIG) kunnen zonne-energie absorberen door speciale lenzen die zijn gecoat met kleurstofgevoelige zonnecellen (DSC). Behalve dat het wordt gebruikt als kleurstof voor het bekleden van glas, deze cellen kunnen ook worden omgezet in goedkope, lichtgewicht, transparante en flexibele platen.
  • Zonnecellen zijn vervaardigd in twee lagen:een lichtgevoelige laag gemaakt van ultradun, nano-sized halfgeleiderkristallen over een dunne laag titaniumdioxide. Wanneer fotonen van de zonnestralen worden geabsorbeerd door de lichtgevoelige laag, elektronen hopen zich op op het titaandioxide, het creëren van een elektrische stroom.
  • Wanneer zonnecellen de zonnestralen absorberen en zonlicht omzetten in elektrische energie, het heet fotovoltaïsche energie. Wat is er vrijgegeven? Niets meer dan elektronen.

Nutsvoorzieningen, Test je kennis met deze quizzen!

  • Wild World:Zonnecel Quiz
  • Car Smarts:elektrische auto's
  • Groen uw winkelquiz
  • Nanogeneratoren:Tiny Tech, Grote vragen

Check deze artikelen!

  • Hoe Solar Yard Lights werken
  • Hoe thermische zonne-energie werkt
  • Hoe zonnezeilen werken
  • Hoe kunnen zonnepanelen een auto van stroom voorzien?
  • Zijn auto's op zonne-energie nog een mogelijkheid?

Meer >

Meer >

Hoofdlijnen

  1. Wat hebben alle levende organismen gemeen?
  2. Hoe Flow Cytometry-resultaten te begrijpen
  3. Het voordeel van het hebben van veel replicatie-origines in een eukaryotisch chromosoom
  4. "DNA Model Project Ideas
  5. Wat is de fysieke expressie van een allel?
  6. Hebben garnalen een zenuwstelsel?
  7. Stadia van de Menselijke Reproductie
  8. Je eerste herinnering is waarschijnlijk fictie
  9. Dit is waarschijnlijk waarom je een geest hebt gezien, volgens Science

Wetenschap