Kamakailan, ilang medyo kakaibang solar tech ang nakatawag ng pansin sa akin. Bago ka
magsinungaling ng tatlong bagong contraption para sa bawat uri ng conjurer:
isang coating na balang araw ay maaaring mag-convert ng mga bagay sa mga miniature solar panel,
isang memory alloy na maaaring maglipat ng mga panel sa iba't ibang hugis, at isang dye na maaaring mag-transmute
ng solar panel sa...mas mahusay na gumaganap. solar panel. Bawat maliit na bagay ay binibilang.
Ang mga konseptong ito ay maaaring hindi maisalin sa magagamit na teknolohiya nang ilang sandali. Ngunit habang ang deployment at komersyalisasyon ng solar
ay patuloy na mabilis na umuunlad,
masaya pa rin na maglaan ng ilang sandali upang huminto at tumitig sa mga kakaibang maliliit na bagay
na natutuklasan ng mga siyentipiko sa daan. Maaari silang humantong sa ilang kawili-wiling mga pag-unlad sa hinaharap.
Kaya, ano ang kuwento sa likod ng mga eksperimentong ito? At mayroon bang praktikal na lalabas sa kanila?
Ako si Matt Ferrell … maligayang pagdating sa Undecided. Ang video na ito ay hatid sa iyo ng Incogni.
Nanood ka na ba ng demonstration ng chemistry at naisip ang sinaunang alchemy,
o nakakita ng tech expo showstopper at naisip kung tatawagin ba itong
sorcery sa isang punto? Ang linya sa pagitan ng agham at magic ay maaaring lumabo,
lalo na kapag ang bagong tech ay mukhang kakaiba. Ngunit para sa mga mananaliksik sa lab, ito ay
isa pang araw sa trabaho. Kinailangan kong sumisid nang mas malalim sa mga pag-unlad na ito dahil... well, makikita mo.
Ang mga Perovskite ay maraming lumalabas sa channel na ito, at sa magandang dahilan: makapangyarihan ang mga ito,
na umaabot sa 25% na kahusayan sa lab — na medyo mas mataas kaysa sa karaniwan nating nakikita sa isang
komersyal na silicon solar cell. Pero nag-improve pa rin sila. Ngunit ito ay hindi lamang tungkol sa kahusayan;
ang mga perovskite ay manipis, nababaluktot, at maraming nalalaman, na nagbibigay-daan sa ilang mga groundbreaking na kaso ng paggamit.
Ang mga mananaliksik sa departamento ng pisika ng Oxford University ay bumuo ng isang ultra-manipis na perovskite
coating, higit sa isang micron ang kapal - halos 150 beses na mas manipis kaysa sa isang silicon wafer. Karaniwan,
ang paggawa ng mga cell na ganito manipis ay binabawasan ang kahusayan sa humigit-kumulang 7 hanggang 18%, ngunit tinalakay ito ng Oxford
gamit ang mga multi-junction na mga cell, na nagsasalansan ng mga layer upang makuha ang higit pa sa light spectrum at mapalakas
ang kahusayan. Isipin ito tulad ng paglalagay ng isang grupo ng mga komplementaryong solar cell na lahat ay nakatutok sa iba't ibang
wavelength ng liwanag. Sa pagtutulungan, maaari nilang makuha ang higit pa sa light spectrum,
at sa gayon ay makakuha ng mas maraming juice mula sa isang partikular na dami ng sikat ng araw.
Ang bagong flexible perovskite ng Oxford ay umabot sa 27% na kahusayan sa mga kondisyon ng lab, na na
-verify ng National Institute of Advanced Industrial Science and Technology (AIST) ng Japan. At ito
ay maaaring simula pa lamang. Sinabi ni Shuaifeng Hu mula sa Oxford team na tumalon ang kanilang device mula
sa kahusayan na 6% hanggang 27% sa loob lamang ng limang taon, na nagmumungkahi na ang mga pag-ulit sa hinaharap ay maaaring lumampas sa
45% na may karagdagang multi-junction na pag-tweak. Iyon ay hindi kapani-paniwala... kung magagawa nila ito.
Lahat ng ito ay napakahusay at mahusay, ngunit hindi rin ito kakaiba, tama? Ang mga Perovskite ay
kilala sa pag-outperform ng silikon sa loob ng ilang sandali. At habang ang 45% na kahusayan ay maaaring maging isang game-changer,
isa pa rin itong "maaari." Kaya, maging kakaiba tayo. Naniniwala ang Oxford team na ang ultra-thin coating na ito
ay maaaring gawing solar panel ang mga araw-araw na bagay. Gaya ng sinabi ng miyembro ng koponan na si Junke Wang:
"Maaari naming isipin ang mga perovskite coating na inilalapat sa mas malawak na mga uri ng ibabaw upang
makabuo ng murang solar power, tulad ng bubong ng mga kotse at gusali at maging sa
likod ng mga mobile phone. Kung mas maraming solar energy ang maaaring mabuo sa ganitong paraan, maaari nating mahulaan
ang mas kaunting pangangailangan sa mas mahabang panahon na gumamit ng mga silicon panel o magtayo ng mas maraming solar farm."
Ang halaga ng solar energy ay bumagsak ng higit sa 80% sa pagitan ng 2010
at 2021, at habang ang teknolohiya ng pagmamanupaktura ay nagiging mas mahusay at ang solar ay nagiging mas sikat,
ito ay patuloy na bababa. Sa ngayon (at para sa inaasahang hinaharap),
ang pinakamahal na bahagi ng pagtatayo ng solar farm ay ang pagbili ng malalawak na lupain para sa lahat ng iyong
PV modules. Naniniwala ang koponan ng Oxford na ang paggamit ng kanilang mga perovskite upang gawing mas mahusay ang mga PV sa
mas maraming lugar ay maaaring makatulong na mabawasan ang napakalaking pangangailangan sa lupa. Ang koponan ng Oxford ay nagmumungkahi na ang kanilang
teknolohiya ay maaaring magkaroon ng malaking epekto sa lahat mula sa mga kagamitan at konstruksiyon hanggang sa pagmamanupaktura ng kotse.
Ngayon gawin natin ang ilang interdimensional na paglalakbay. Kadalasan,
ang mga istatistika ng solar cell ay nagpapakita kung ano ang posible sa ilalim ng perpektong mga kondisyon - direktang sikat ng araw,
perpektong temperatura, at malinis na mga setting ng lab. Ngunit sa totoong mundo,
lalo na sa bahay, ang mga PV ay nakaharap sa mga ulap, puno, alikabok, niyebe, at higit pa na humaharang sa kanilang liwanag.
Kaya paano natin masusulit ang ating mga solar cell kapag sila ay nasa mas mababa sa perpektong mga kondisyon? Well,
may panukala ang mga siyentipiko mula sa Korea Electrotechnology Research Institute (KERI): ito.
Sa kabila ng mga hitsura, ito ay hindi isang LeMarchand box,
o isang bagay mula sa Hellraiser, ngunit ito ay halos kasing kakaiba. Ito ang pinakabagong three-dimensional,
pagbabago ng hugis na PV module. Siyempre, ang karamihan sa mga solar panel ay mayroon nang tatlong dimensyon,
ngunit ang "3D modules" na tulad nito ay idinisenyo upang mangolekta ng solar energy mula sa maraming
direksyon kaysa sa isa lamang (o dalawa, sa kaso ng mga bifacial solar panel).
Paano nangongolekta ng mas maraming liwanag ang mga PV sa hindi gaanong perpektong mga kondisyon? Balikan natin ang ating totoong sitwasyon sa mundo:
ang araw at lupa ay patuloy na gumagalaw, kaya ang pag-optimize ng solar panel alignment ay susi. Sa
hilagang hemisphere, karaniwang nangangahulugan iyon ng pagturo ng mga panel sa timog. Ngunit paano kung
nakaharang sa daan ang isang puno, burol, o malaking billboard? O baka kulang ang iyong bahay ng sapat
na espasyo sa bubong na nakaharap sa timog? Ako mismo ang nakaranas ng problemang iyon.
Mayroong ilang mga workaround, ngunit hindi sila
perpekto. Maaari kang magdagdag ng higit pang mga panel sa hindi gaanong perpektong mga lugar o gumamit ng mga solar tracking
device para ma-maximize ang pagkuha ng sikat ng araw. Gayunpaman, ang parehong mga pagpipilian ay nagpapalaki ng mga gastos.
Ibinabalik tayo nito sa 3D solar modules na ginagawa ng KERI. Sa kanilang
multi-dimensional na istraktura, ang mga module na ito ay kumukuha ng liwanag mula sa maraming direksyon,
na nag-maximize ng enerhiya sa mga hindi gaanong perpektong kondisyon. Ito ay tulad ng brute-force
na diskarte ng pagdaragdag ng higit pang mga panel sa isang rooftop, ngunit may twist.
Bago pumasok sa twist na iyon, may isa pang tool na ginagamit ko upang tumulong sa isa pang
hindi gaanong perpektong kondisyon: pinoprotektahan nito ang iyong online na privacy kasama ang sponsor ngayon,
Incogni. Habang ang aking asawa at ako ay nagpapatayo ng aming bahay, nagse-set up ng mga pautang, nakakakuha ng insurance,
at lahat ng bagay na kailangan mong gawin sa paglipat, nakakita ako ng malaking pagtaas sa dami ng mga spam
na pang-promosyon na email na nakukuha ko. Sigurado akong naranasan mo na rin ang ganitong bagay. Nangyari iyon
dahil ibinenta ng mga kumpanya ang aking impormasyon sa mga data broker ... kung minsan ay ibinebenta nila ang iyong impormasyon sa
ilang medyo malilim na tao. O maaari silang maging biktima ng mga paglabag sa data na naglalabas ng iyong data sa mga scammer.
Makakatulong ang Incogi dito. May karapatan kaming humiling na tanggalin ng mga data broker ang aming impormasyon,
ngunit nangangailangan ito ng maraming oras at pagsisikap. Nag-sign up ako para sa Icogni, binigyan ko sila ng legal na karapatang
magtrabaho para sa akin, at pagkatapos ay ... umupo lang at nagpahinga. Makakakita ka ng mga update sa iyong account kung
aling mga data broker ang nagpadala rin sila ng mga legal na kahilingan at kung alin ang sumunod. Hindi ito maaaring
maging mas madali. Tinulungan talaga ako ni Incogi. Kung gusto mong bawiin ang ilang kontrol sa
kung sino ang may access sa iyong personal na impormasyon, subukan ang Icogni. Ibalik ang iyong personal na data
gamit ang Incogni! Gamitin ang code na UNECIDED sa link sa ibaba at makakuha ng 60% diskwento sa isang taunang plano. Salamat sa Incogni
at sa inyong lahat sa pagsuporta sa channel. Kaya bumalik sa kawili-wiling twist ng KERI sa solar.
Gumamit ang naunang disenyo ng KERI ng mga semi-flexible na PV na gawa sa mga tatsulok na nakakabit sa isang metal na tela
na nakatiklop tulad ng origami, na nagbibigay-daan sa pag-deploy sa mga hindi kinaugalian na lugar — mga bangko, awning,
o kahit na mga poste ng telepono. Dahil dito, nakabuo ang mga mananaliksik ng memory
alloy na hinahayaan ang mga PV na sundan ang araw nang walang mga motor, na lumilipat sa mga 3D na hugis
upang makuha ang liwanag mula sa lahat ng anggulo. Hindi ito Optimus Prime, ngunit ito ay isang matalinong transpormer,
na nagpapalakas ng kahusayan ng 60% kumpara sa isang patag, nakatigil na PV na nakaharap sa timog buong araw.
Hindi ikinukumpara ng KERI ang kanilang device sa iba pang mga sun-tracker,
kaya inilalagay nila ang kanilang sarili sa pinakamahusay na liwanag — nilalayong punan. Ngunit hindi tulad ng mga motorized tracker,
iniiwasan ng mga PV ng KERI ang mga karagdagang failure point na iyon.
Hindi pa rin ba sapat na kakaiba para sa iyo? Well, ngayon, ang pinakabagong pag-aaral ng KERI, "Electric power from shadows
and indoors: solar cells under diffuse light conditions," ay nag-explore kung gaano karaming diffuse light
ang umiiral sa urban at indoor environment — tumatalbog sa mga ulap, makintab na gusali,
sasakyan, at panloob na ibabaw tulad ng mga dingding at mga mesa. Ito ay isang napakabigat na teyorya na papel,
ngunit ang mga natuklasan ng mga may-akda ay itinuturo na mayroong mas maraming nagkakalat na liwanag sa mga
kondisyon sa lunsod at panloob kaysa sa maaari mong unang asahan. Upang magsimula, mayroong nagkakalat na liwanag na dumarating sa
mga ulap. Sinasalamin nito ang makintab na salamin, bakal, at makintab na panlabas na bato sa malapit
mga gusali. Nagsusumigaw ito sa mga dumadaang sasakyan. Pagkatapos ay mayroong lahat ng uri ng mga de-koryenteng ilaw sa mga lungsod,
at lahat ng liwanag na iyon ay tumatalbog sa iba't ibang mga ibabaw sa loob ng bahay tulad ng mga mesa at dingding.
Bagama't nakatuon ang pag-aaral sa mga 2D PV, iminumungkahi ng KERI na isang 3D module ang susunod na
hakbang. Kung pumapasok ang liwanag mula sa bawat kakaibang anggulo, maaaring sulitin ito ng isang 3D PV na nagbabago ng hugis.
Bagama't palagi akong nag-aalinlangan sa mga pag-aaral na naglalagay ng sarili nilang device bilang solusyon, kung
susuriin ng teknolohiya ng KERI, maaari itong magbigay daan para sa mga PV na gumagana nang maayos sa mas mababa sa perpektong mga kondisyon.
At tungkol sa pagsuri sa isang bagay, tingnan kung naka-subscribe ka sa channel. Marami akong
natatanggap na mensahe mula sa mga taong nag-aakalang naka-subscribe sila, ngunit hindi. Kung
sa tingin mo ay nakuha ko na ito, ang pag-subscribe at pagpindot sa notification bell ay hindi lamang nakakatulong upang matiyak na
hindi ka makaligtaan ng isang video, ngunit nakakatulong ito sa pinakamakapangyarihang algorithm ng YouTube. Gayon pa man, sa susunod…
Mahusay ang kakayahang umangkop, ngunit paano ang isang solar cell na may kaunting tinta? Hindi isang
tattoo — ngunit isang pangkulay na nagtutuon ng higit na liwanag sa solar cell. Iyan ang
niluto ng mga mananaliksik mula sa Silesian University of Technology sa Poland.
Ang mga dye-concentrator cells na ito ay katulad ng dye-sensitized cells (DSSCs),
ngunit may pangunahing pagkakaiba. Karaniwan, ang mga solar panel ay gumagana sa pamamagitan ng paglalantad ng silikon sa sikat ng araw,
pagkatok ng mga electron at "mga butas" na maluwag. Kung maaari naming makuha ang mga ito bago sila tumira, makakakuha tayo
ng isang magagamit na kuryente. Isipin mo ito tulad ng isang laro ng bilyar. Isipin na ang cue ball ay
ang sikat ng araw, at ang natitira sa mesa ay ang aming mga electron at butas. Ang cue ball ay tumama sa rack,
nagpapadala ng mga solid at guhit na iyon na lumilipad, at kung tayo ay sapat na sanay - o masuwerte lang - maglulubog tayo
ng ilan sa mga bulsa at makakapuntos ng mga puntos...sa madaling salita, isang magagamit na kuryente.
Gumagamit ang mga DSSC ng photosensitive dye sa halip na silicon, na ginagawang mas madaling magbakante ng mga electron dahil
mas light-sensitive ang dye. Ang semiconducting layer, kadalasang titanium dioxide, ay tumutulong na panatilihing
gumagalaw ang mga electron na iyon. Ang paggamit ng dye ay parang paglalaro ng bilyar na may lighter snooker set. Kung ang iyong
photon break shot ay kumonekta sa rack, ang mas magaan na timbang na iyon ay magiging mas madali upang makakuha ng
higit pang paggalaw, kaya mas malamang na ikaw ay maglubog ng isang bagay sa isa sa mga bulsa at makapuntos.
Habang nakatuon ang mga DSSC sa mga electron, gumagana ang mga dye concentrator sa mga photon. Ang mga ito
ay kumikilos tulad ng mga lente, na mas epektibong nakatuon ang liwanag sa ibabaw ng cell,
na ginagawang mas madaling makuha ang liwanag mula sa lahat ng mga anggulo. Ito ay tulad ng paglalagay ng funnel sa
billiards table (hindi inirerekomenda sa mga bar), paggabay ng bola sa bulsa.
Sa pag-aaral, ang red dye ay nagpalakas ng power generation ng 1.21% sa average. Iyon ay maaaring hindi gaanong tunog,
ngunit ang bawat punto ay mahalaga. Ang mga dye concentrator ay mas madaling gawin kaysa sa mga DSSC,
na nangangailangan ng kumplikadong pagmamanupaktura at hindi madaling sumukat. Ang mga concentrator
ay nakatuon lamang sa kanilang isang trabaho. Gaya ng ipinaliwanag ng mga mananaliksik:
“Ang mga tina na ito ay ginagamit bilang mga elemento na nagtutuon ng solar radiation sa isang silicon cell;
hindi sila gumagawa ng kuryente sa kanilang sarili at
sa gayon ay hindi na kailangang sumailalim sa isang serye ng mga kemikal na reaksyon,
nagpapakita ng mga katangian na nagbibigay-daan sa koneksyon sa ibabaw ng konduktor, o nagtataglay ng mga katangian ng redox."
Dahil hindi kailangan ng mga concentrator ng direktang sikat ng araw, maganda ang mga ito para sa mga lugar na may dispersed na liwanag,
tulad ng maulap na Central Europe. Kahit na sa mga rehiyong may madalas na ulap, marami pa rin ang UV rays,
at nakakatulong ang mga dye concentrator na makuha ang nagkakalat na liwanag na ito,
na nagbubukas ng mas maraming pagkakataon para sa hindi gaanong perpektong mga kondisyon.
Ang mga benepisyo ay hindi humihinto sa maulap na kalangitan. Kahit na sa 1,000 watts bawat metro kuwadrado (W/m^2) — ang
irradiance sa isang tipikal na maaraw na araw — ang pagpapalakas ng kahusayan ay mula 0.1% hanggang 1.1%, depende sa
uri ng tina, kulay, at temperatura. Gayunpaman, hindi lahat ng mga variable ay nagpakita ng pagpapabuti; nabawasan ng apat na configuration
ang kahusayan sa mababang ilaw (200 W/m^2). Gayunpaman, ang luminescent red dye ay patuloy na
nagpapataas ng performance, na umabot sa 1.21% na pagtaas — isang matibay na dahilan upang ipinta ang pula ng bayan.
Ang koponan ng Silesian ay umaasa na ang mga concentrator ng dye ay gagawing mas mahusay ang mga solar panel,
na binabawasan ang pangangailangan para sa higit pang mga panel at binabawasan ang mga basura sa PV. Maaaring sagana ang Silicon,
ngunit may hanggang 40% na pagkawala ng materyal sa panahon ng paggawa ng wafer, ang anumang pagbawas ay sulit.
Kaya, gaano kalapit ang mga teknolohiyang ito sa pagpindot sa merkado? Ang totoo, lahat sila ay nasa maagang
yugto ng pag-unlad, na may maraming mga hadlang na haharapin bago pa man sila makalapit sa
komersyalisasyon. Huwag asahan na makikita sila anumang oras sa lalong madaling panahon, ngunit hindi iyon nagpapababa sa kanila ng
kapana-panabik — ang mga pagbabagong ito ay bumubuo ng mga bloke para sa isang bagay na potensyal na rebolusyonaryo.
Inilalarawan ng pangkat ng KERI ang kanilang 3D solar na disenyo bilang isang "konseptong kotse" — isang prototype
na humahamon sa mga umiiral nang pamantayan ngunit hindi nilalayong dumiretso sa produksyon. Naniniwala sila
na ang kanilang mga pangunahing ideya ay maaaring magbigay ng inspirasyon sa mga susunod na henerasyong produkto, kahit na hindi nila naabot
ang merkado nang eksakto kung paano sila lumilitaw ngayon. Dahil sa pagiging kumplikado, ang diskarte na iyon ay may katuturan.
Sa katulad na paraan, kinikilala ng mga mananaliksik ng Silesian University na habang ang kanilang
mga concentrator ng dye ay may malinaw na potensyal, ilang "mga pangunahing aspeto" ang nananatili sa yugto ng pananaliksik.
Nagsusumikap sila sa pag-optimize ng placement, pagsasaayos ng ratio ng mga concentrator
sa mga bahagi ng PV, at pagbuo ng mga tina na matatag, matibay, eco-friendly,
at abot-kayang gawin. Alam mo, simpleng bagay. Napansin din nila na ang pagpapalit ng bahagi ng
PV cell na may concentrator ay maaaring mabawasan ang pangkalahatang kahusayan, na ginagawang pinakaangkop ang mga ito para sa nagkakalat na
mga kondisyon ng liwanag o malakihang mga PV system kung saan ang mga benepisyo ay mas malaki kaysa sa mga downside.
Tulad ng para sa perovskite na pananaliksik ng Oxford, wala pa ring malinaw na sagot sa mga
hindi kapani-paniwalang isyu sa katatagan ng materyal. Gayunpaman, ang Oxford PV - isang spin-off mula sa unibersidad - ay nagsasabing ang mga tandem
cell nito ay "matutugunan o lalampas sa lahat ng panghabambuhay na inaasahan ng industriya" at sinimulan na ang malakihang
pagmamanupaktura ng mga perovskite-on-silicon cell na ito sa kanilang pabrika sa Germany, na ang una sa
uri nito sa mundo. Inilunsad lang ng Oxford PV ang mga perovskite tandem module nito sa komersyo, at
habang hindi namin makumpirma kung nagbabahagi sila ng mga insight sa research team, hindi ito nakakagulat.
Bago tayo masyadong madala, hayaan nating ibalik tayong lahat sa lupa sandali,
at ulitin na kasing kapana-panabik ang mga kakaibang piraso ng PV tech na ito, nasa maagang
pag-unlad pa rin ang mga ito. Walang paraan upang sabihin kung kailan o kahit na makikita natin ang mga bagay na ito sa ligaw.
Ang daan patungo sa komersyalisasyon ay puno ng mga tila rock-solid na piraso ng tech na hindi pa
nagagawa. Umaasa ako na ang lahat ng kakaiba, kahanga-hangang PV phenomena na ito ay matagumpay na makapag-navigate dito,
dahil kung gagawin nila iyon ay nangangahulugan ng mas maraming solar energy. At mas maraming solar, mas mabuti.
Pero ano sa tingin mo? Alin sa mga bahaging ito ng pananaliksik ang nakakaakit ng iyong mata? Pumunta sa
mga komento at ipaalam sa akin at siguraduhing makinig sa aking follow up na podcast Still TBD kung saan natin
ipagpapatuloy ang pag-uusap na ito. Salamat gaya ng dati sa aking mga parokyano para sa iyong patuloy
na suporta ... ang iyong tulong ay talagang nakakatulong upang mapanatili ang channel na ito. Magkita-kita tayo sa susunod.