Seperti teknologi solar silikon tradisional, OSC mengubah tenaga matahari menjadi elektrik yang boleh digunakan. Tetapi ia jauh lebih serba boleh daripada fotovoltaik solar konvensional. OSC ringan dan fleksibel dan boleh dibuat menjadi separa telus atau dalam pelbagai warna. Sifat-sifat ini memberi mereka aplikasi yang berpotensi untuk sel surya yang terintegrasi dengan tekstil, kendaraan dan bangunan, dan untuk menciptakan tenaga di daerah yang tidak ada.

Aplikasi Unik

Walaupun dana dan penyelidikan tambahan diperlukan untuk membawa OSC ke pasar komersial, para pakar setuju bahawa mereka akan memainkan peranan penting pada masa depan teknologi solar. Yang mengatakan, mereka tidak akan menggantikan atau bersaing secara langsung dengan sel suria silikon. "Kita tidak boleh mengharapkan untuk melihat bidang OSC yang luas, seperti yang menghasilkan tenaga gigawatt di ladang solar silikon," kata Seth Marder, seorang profesor kimia di Georgia Tech. Silicon solar sesuai untuk memberikan tenaga suria berskala besar, sementara OSC mempunyai kekuatan unik lain yang memandu aplikasi dunia nyata. 

Dua ciri unik OSC adalah ketipisan dan kelenturannya. Walaupun sel suria silikon tipis setebal lebar rata-rata rambut manusia, kebanyakan OSC kira-kira seribu kali lebih tipis. Kerana ketipisan dan kelenturannya, OSC dapat dibuat pada permukaan melengkung dan sandaran yang fleksibel. Contohnya, mereka boleh ditambal atau disatukan ke dalam kain khemah, beg galas dan juga pakaian. Sebilangan besar produk ini masih dalam pembangunan dan memenuhi pasaran khusus, tetapi menunjukkan kreativiti inovatif yang disediakan oleh OSC. Dengan teknologi OSC, kemungkinan tempat sel suria dapat digunakan telah diperluas di luar hanya atap dan peternakan solar.

OSC juga boleh dibuat telus, semitransparan atau dalam pelbagai warna. Hasilnya, terdapat banyak aplikasi yang berpotensi untuk penggunaan seni bina. Sebagai contoh, OSC yang telus dapat disatukan ke dalam tingkap untuk menghasilkan tenaga dari cahaya matahari yang sebaliknya dapat menghangatkan bilik dan menyumbang kepada kos penyaman udara yang lebih tinggi. Franky So, seorang profesor sains dan kejuruteraan bahan di North Carolina State University, menawarkan satu lagi aplikasi: OSC boleh digunakan di sunroof untuk membantu menggerakkan kenderaan elektrik dan hibrid.

Selain itu, pelaburan awal yang rendah dan kos penghantaran produk yang berpotensi rendah menjadikan teknologi OSC dapat diakses oleh masyarakat di negara membangun yang tidak mempunyai akses ke grid elektrik dan kaedah kewangan untuk membangunnya. OSC mempunyai kemampuan unik untuk "membawa kuasa di mana kuasa tidak ada," jelas Malika Jeffries-EL, profesor kimia bersekutu di Boston University. Dalam keadaan seperti ini, teknologi OSC dapat menyediakan listrik penting dalam jumlah yang lebih kecil yang diperlukan untuk tugas-tugas seperti pencahayaan, pengisian telefon bimbit, dan ubat-ubatan dan vaksin penyejuk.

Satu lagi titik penjualan OSC adalah bahawa mereka kurang intensif tenaga untuk dihasilkan daripada sel suria silikon. Tungku yang sangat panas - melebihi 1,500 ° C (2,700 ° F) - diperlukan untuk menghasilkan silikon dengan kemurnian tinggi untuk sel suria silikon. Sebagai perbandingan, OSC berskala besar dapat dihasilkan dengan hanya mencetak lapisan sel menjadi sandaran dalam proses yang serupa dengan yang digunakan untuk mencetak surat kabar. Kerana proses ini menggunakan lebih sedikit tenaga, OSC mempunyai masa pembayaran tenaga yang jauh lebih pendek daripada sel silikon. Dengan kata lain, OSC memerlukan masa yang lebih pendek untuk menjana jumlah tenaga yang diperlukan untuk membuatnya.

Langkah-langkah untuk Copytrade

Sel solar organik pertama dikembangkan pada tahun 1958, tetapi pada tahun 2000an OSC menyaksikan peningkatan kecekapan yang ketara. Teknologi OSC yang diperbaiki ini muncul dari bidang diod pemancar cahaya organik, yang biasanya dikenali sebagai OLED. Teknologi OLED digunakan untuk banyak skrin televisyen dan telefon di pasaran sekarang. Dalam skrin OLED, lapisan molekul organik (molekul yang terdiri terutamanya dari atom karbon dan hidrogen) memancarkan cahaya ketika arus elektrik digunakan. OSC berfungsi pada dasarnya dengan cara yang bertentangan - lapisan molekul organik menghasilkan arus elektrik apabila terkena cahaya.

Sel solar organik terdiri daripada pelbagai lapisan bahan, salah satunya adalah lapisan akseptor. Apabila cahaya matahari menyentuh sel, elektron dilepaskan dari lapisan molekul organik, dan tugas akseptor adalah menyebarkan elektron itu ke elektrod. Proses ini menyebabkan peningkatan cas, itulah yang menjana elektrik.

Secara tradisional, akseptor yang paling sering digunakan dalam OSC adalah bahan berdasarkan fullerene - molekul yang terdiri daripada 60 atom karbon yang digabungkan dalam struktur yang menyerupai bola sepak. Walau bagaimanapun, dengan penerima fullerene, kecekapan OSC terhad kepada sekitar 10%. Dengan kata lain, hanya 10% cahaya matahari yang memukul sel suria diubah menjadi elektrik. Oleh itu, penyelidik berusaha untuk meneroka jenis lapisan akseptor baru sebagai kaedah untuk meningkatkan kecekapan OSC.

Penembusan yang membolehkan OSC mencapai kecekapan yang lebih tinggi adalah pengembangan akseptor non-fullerene (NFA). Dengan NFA, kecekapan OSC meningkat dengan mendadak - sehingga% 18 hanya dalam beberapa tahun. Ini telah membawa OSC ke hujung bawah 18% hingga 22% kecekapan sel solar silikon purata yang tersedia secara komersial. Peningkatan kecekapan ini telah melebihi jangkaan banyak pakar, beberapa di antaranya mula bekerja di lapangan ketika kecekapan OSC melambung sekitar 3%. "Sekiranya 10 tahun yang lalu anda memberitahu saya bahawa kita akan mempunyai sel solar organik dengan kecekapan 18%, saya pasti akan ketawa," kata Marder.  

Halangan untuk Mengatasi

Masih banyak kerja yang perlu diselesaikan sebelum OSC dapat dipasarkan secara meluas. Salah satu cabaran terbesar adalah pelarut yang digunakan dalam proses pembuatan. Sebilangan besar OSC berprestasi tinggi dibuat menggunakan pelarut berklorin, yang menimbulkan bahaya kesihatan dan persekitaran. "Ketika meningkatkan pembuatan OSC, anda harus mempertimbangkan pendedahan orang yang akan bekerja di kilang pembuatan," kata Bernard Kippelen, seorang profesor kejuruteraan elektrik dan komputer di Georgia Tech. Penyelidikan setakat ini banyak menumpukan pada memperoleh kecekapan yang semakin tinggi, tetapi seperti yang dikatakan Kippelen, "kita memerlukan pendekatan yang melampaui hanya satu angka." Untuk menjadikan OSC sebagai teknologi yang layak, proses pembuatan mesti dioptimumkan untuk menjadikannya lebih selamat dan menjimatkan kos.

Halangan lain untuk pengeluaran besar-besaran OSC adalah perbezaan antara kecekapan sel individu yang diuji dalam keadaan makmal yang ideal, dan kecekapan yang telah ditunjukkan untuk modul yang lebih besar. Sel individu boleh mempunyai kecekapan tinggi, tetapi menyusun beberapa sel menjadi modul, panel atau tatasusunan memerlukan sambungan elektrik tambahan yang akan mengurangkan kecekapan. Namun, seperti yang ditunjukkan oleh Kippelen, perbezaan seperti ini diharapkan. "Perlu beberapa waktu sebelum peningkatan dalam kecekapan sel tercermin dalam efisiensi modul yang keluar dari jalur pembuatan," katanya. "Begitu juga dengan sel suria silikon."

Pembiayaan untuk penyelidikan OSC menjadi perhatian lain. Di Amerika Syarikat, banyak dana untuk penyelidikan sel suria berasal dari agensi kerajaan, seperti Jabatan Tenaga. Namun, menurut Kippelen "banyak sumber pendanaan yang agak kering untuk melakukan penyelidikan tentang OSC," karena munculnya kelas sel surya yang berkembang pesat yang disebut perovskites. "Ada banyak kegembiraan di sekitar penggunaan perovskites kerana kecekapannya bahkan lebih tinggi daripada silikon dalam beberapa kasus," kata Kippelen. Namun, walaupun pendanaan untuk OSC telah menurun di AS, China terus menerajui penyelidikan dan pengembangan OSC. "Jumlah pekerjaan [pada penyelidikan OSC] di Amerika Syarikat adalah sebahagian kecil dari jumlah pekerjaan di China," kata Marder. "Orang-orang di China akan melakukan hal ini." 

Sebab-Sebab Optimisme

Penggunaan tenaga dunia di masa depan akan terus meningkat, terutama ketika negara-negara membangun menginginkan keuntungan yang sama dari pengeluaran tenaga atas permintaan yang dinikmati oleh negara-negara maju. Penyelidik seperti Marder, Kippelen, Jeffries-EL dan So mengatakan teknologi OSC berpotensi memainkan peranan unik dan penting dalam peralihan global ke arah tenaga boleh diperbaharui. Peningkatan kecekapan OSC baru-baru ini kepada 18% telah membuat banyak penyelidik berusaha untuk memajukan teknologi ini, dan para saintis kini sedang mencari OSC bersama (yang menggunakan dua bahan berbeza yang menyerap panjang gelombang cahaya matahari yang berbeza) untuk menangkap lebih banyak tenaga. Ada yang berharap agar perkembangan ini dapat meningkatkan kecekapan OSC lebih jauh - sehingga 20%.

Kippelen meminta pandangan jangka panjang mengenai teknologi OSC. "Teknologi suria akan ada untuk waktu yang lama," katanya, "dan saya benar-benar percaya OSC, seiring dengan waktu, akan menjadikan dirinya sebagai teknologi yang sangat penting."

Tentang Pengarang

 Kellie Stellmach adalah pelajar siswazah yang mengikuti Ph.D. dalam bidang kimia di Georgia Tech. Dia berminat mengembangkan bahan organik baru untuk menangani cabaran persekitaran dan kelestarian. Penyelidikannya sekarang memfokuskan pada sintesis polimer suhu siling rendah dengan aplikasi berpotensi sebagai bahan kitar semula.

Buku-buku yang berkaitan

Pengeluaran: Rancangan Paling Komprehensif yang Pernah Dicadangkan untuk Membalik Pemanasan Global

oleh Paul Hawken dan Tom Steyer
Dalam menghadapi rasa takut dan tidak peduli yang luas, koalisi penyelidik, profesional dan ahli sains antarabangsa telah berkumpul untuk menawarkan satu set penyelesaian yang realistik dan berani terhadap perubahan iklim. Seratus teknik dan amalan dijelaskan di sini-ada yang terkenal; ada yang tidak pernah anda dengar. Mereka terdiri dari tenaga bersih untuk mendidik anak perempuan di negara berpendapatan rendah untuk amalan guna tanah yang menarik karbon dari udara. Penyelesaiannya wujud, bersifat ekonomi, dan masyarakat di seluruh dunia kini menguatkuasakan mereka dengan kemahiran dan keazaman. Tersedia di Amazon

Merancang Penyelesaian Iklim: Panduan Dasar untuk Tenaga Rendah Karbon

oleh Hal Harvey, Robbie Orvis, Jeffrey Rissman
Dengan kesan perubahan iklim yang menimpa kita, keperluan untuk mengurangkan pelepasan gas rumah kaca global tidak kurang hebatnya. Ini adalah cabaran yang menakutkan, tetapi teknologi dan strategi untuk menanganinya ada sekarang. Sebilangan kecil dasar tenaga, yang dirancang dan dilaksanakan dengan baik, dapat membawa kita ke arah masa depan yang rendah karbon. Sistem tenaga besar dan kompleks, jadi dasar tenaga mesti fokus dan menjimatkan kos. Pendekatan satu ukuran untuk semua tidak akan berjaya. Pembuat dasar memerlukan sumber yang jelas dan komprehensif yang menggariskan dasar tenaga yang akan memberi kesan terbesar pada masa depan iklim kita, dan menerangkan bagaimana merancang polisi ini dengan baik. Tersedia di Amazon

Ini Menukar Semua: Kapitalisme vs Iklim

oleh Naomi Klein
In Ini Menukar Semua Naomi Klein berhujah bahawa perubahan iklim bukanlah satu lagi isu yang perlu difailkan antara cukai dan penjagaan kesihatan. Ini penggera yang menyeru kami untuk memperbaiki sistem ekonomi yang telah gagal dalam banyak cara. Klein dengan teliti membina kes untuk mengurangkan secara besar-besaran pelepasan rumah hijau kami adalah peluang terbaik kami untuk secara serentak mengurangkan ketidaksamaan yang menggerunkan, membayangkan semula demokrasi kami yang patah, dan membina semula ekonomi tempatan kami yang terbuang. Dia mendedahkan keputusasaan ideologi tentang penyangkalan perubahan iklim, khayalan para ahli geoengineers, dan kekalahan tragis terlalu banyak inisiatif hijau arus perdana. Dan dia menunjukkan persis mengapa pasar tidak-dan tidak dapat menyelesaikan krisis iklim tetapi sebaliknya akan membuat keadaan lebih teruk, dengan kaedah ekstraksi yang lebih melampau dan ekologi merosakkan, disertai dengan kapitalisme bencana yang meluas. Tersedia di Amazon

Dari Penerbit:
Pembelian di Amazon pergi untuk membiayai kos membawa anda InnerSelf.comelf.com, MightyNatural.com, and ClimateImpactNews.com tanpa sebarang kos dan tanpa pengiklan yang mengesan tabiat melayari anda. Walaupun anda mengklik pada pautan tetapi tidak membeli produk-produk terpilih ini, apa-apa lagi yang anda beli dalam lawatan yang sama di Amazon memberi kami komisen kecil. Tiada kos tambahan untuk anda, jadi sila sumbangkan kepada usaha. Anda juga boleh gunakan pautan ini untuk digunakan untuk Amazon pada bila-bila masa supaya anda boleh membantu menyokong usaha kami.

 

Artikel ini pada asalnya muncul di Ensia