Salaku peradaban tumuwuh, énergi diperlukeun pikeun ngarojong cara hirup urang naek unggal poe, merlukeun urang pikeun manggihan cara anyar jeung inovatif pikeun ngamangpaatkeun sumberdaya renewable urang, kayaning cahya panonpoé, nyieun leuwih énergi pikeun masarakat urang neruskeun Kamajuan.
Cahya panonpoé geus nyadiakeun sarta sangkan hirup di planét urang pikeun abad.Naha langsung atawa henteu langsung, panonpoé ngamungkinkeun generasi ampir sakabéh sumber énergi dipikawanoh kayaning suluh fosil, hidro, angin, biomassa, jsb. Nalika peradaban tumuwuh, énergi diperlukeun pikeun ngarojong. cara hirup urang naek unggal poé, merlukeun urang pikeun manggihan cara anyar jeung inovatif pikeun ngamangpaatkeun sumberdaya renewable urang, kayaning sinar panonpoé, pikeun nyieun leuwih énergi pikeun masarakat urang neruskeun Kamajuan.
Sajauh deui salaku dunya kuno urang geus bisa salamet dina tanaga surya, ngagunakeun cahaya panonpoe salaku sumber énergi asalna dina wangunan diwangun leuwih ti 6.000 taun ka tukang, ku orientasi imah sangkan sinar panonpoé ngaliwatan bukaan nu meta salaku wangun pemanasan. .Rebuan taun ti harita, Mesir jeung Yunani ngagunakeun téknik anu sarua pikeun ngajaga imahna tiis salila usum panas ku cara ngalindungan tina panonpoé [1]. Jandéla panel tunggal badag dipaké salaku jandéla termal surya, sahingga panas ti panonpoé asup tapi trapping. panas di jero.Cahaya panonpoe teu ukur penting pikeun panas eta dihasilkeun di dunya kuna, tapi ieu ogé dipaké pikeun ngawétkeun sarta ngawétkeun dahareun ngaliwatan uyah.Dina salinization, panonpoé dipaké pikeun menguap seawater toksik sarta ménta uyah, nu dikumpulkeun. dina pools surya [1].Dina ahir Renaissance, Leonardo da Vinci ngusulkeun aplikasi industri mimiti concentrators solar kaca spion kerung salaku pamanas cai, sarta engké Leonardo ogé ngajukeun téhnologi las copp.er ngagunakeun radiasi surya sarta ngidinan solusi teknis pikeun ngajalankeun mesin tékstil [1]. Moal lami deui salila Revolusi Industri, W. Adams nyiptakeun naon ayeuna disebut oven surya. Oven ieu boga dalapan kaca spion pérak simetris nu ngabentuk hiji pemantul octagonal.Cahya panonpoé nyaéta ngumpul ku kaca spion kana kotak kai kaca-katutupan dimana pot bakal ditempatkeun sarta ngantep eta kulub [1]. Maju gancang sababaraha ratus taun sarta mesin uap surya diwangun sabudeureun 1882 [1]. Abel Pifre dipaké eunteung kerung 3.5 m diaméterna sarta museurkeun kana alat keur ngagolakkeun uap cylindrical nu ngahasilkeun kakuatan cukup pikeun ngajalankeun pencét percetakan.
Dina 2004, pembangkit listrik tanaga surya pekat komérsial munggaran di dunya disebut Planta Solar 10 diadegkeun di Seville, Spain.Sunlight ieu reflected onto hiji munara ngeunaan 624 méter, dimana panarima solar dipasang kalawan turbin uap jeung generator. Ieu sanggup ngahasilkeun énergi. Pikeun kakuatan leuwih ti 5.500 imah. Ampir dékade saterusna, dina 2014, pembangkit listrik tanaga surya panggedena di dunya dibuka di California, AS. Pabrik ngagunakeun leuwih ti 300.000 kaca spion dikontrol jeung ngamungkinkeun produksi 377 megawatt listrik pikeun kakuatan kira 140.000 imah [ 1].
Henteu ngan ukur pabrik anu diwangun sareng dianggo, tapi konsumen di toko ritel ogé nyiptakeun téknologi anyar. Panél surya ngadamel debutna, bahkan mobil anu didamel ku tanaga surya, tapi salah sahiji pamekaran pangénggalna anu acan diumumkeun nyaéta solar- anyar. Powered wearable technology.Ku ngahijikeun sambungan USB atawa alat sejen, eta ngamungkinkeun sambungan tina pakean ka alat saperti sumber, telepon jeung earbuds, nu bisa dicas dina lebet. Ngan sababaraha taun ka pengker, tim peneliti Jepang di Riken Institut jeung Torah Industries ngajelaskeun ngembangkeun sél surya organik ipis nu bakal panas-nyitak baju kana pakéan, sahingga sél pikeun nyerep tanaga surya sarta ngagunakeun eta salaku sumber kakuatan [2] ].Sél surya mikro nyaéta sél photovoltaic organik jeung termal. stabilitas jeung kalenturan nepi ka 120 °C [2]. Anggota grup panalungtikan dumasar sél photovoltaic organik dina bahan disebut PNTz4T [3].PNtz4T mangrupakeun polimér semiconducting saméméhna dikembangkeun ku Riken pikeun en alus teuing.stabilitas vironmental jeung efisiensi konversi kakuatan tinggi, lajeng kadua sisi sél nu ditutupan ku elastomer, bahan kawas karét [3] . Dina prosés, aranjeunna dipaké dua pre-stretched 500-micron-kandel elastomers acrylic nu ngidinan cahaya asup. sél tapi nyegah cai jeung hawa asup kana sél.Pamakéan elastomer ieu mantuan ngurangan degradasi batré sorangan sarta manjangkeun umur na [3].
Salah sahiji drawbacks paling kasohor industri urang nyaeta water.The degeneration sél ieu bisa disababkeun ku rupa-rupa faktor, tapi pangbadagna nyaéta cai, musuh umum tina sagala téhnologi.Any kaleuwihan Uap jeung paparan berkepanjangan ka hawa bisa négatip mangaruhan efisiensi. sél photovoltaic organik [4]. Sanajan anjeun bisa nyingkahan cai dina komputer atawa telepon anjeun dina kalolobaan kasus, anjeun moal bisa nyingkahan eta kalawan baju anjeun. Naha éta hujan atawa mesin cuci, cai teu bisa dihindari. Sanggeus rupa tés dina Sél photovoltaic organik bébas-nangtung jeung sél photovoltaic organik coated dua kali sided, duanana sél photovoltaic organik anu immersed dina cai salila 120 menit, ieu menyimpulkan yén kakawasaan sél photovoltaic organik bébas-nangtung éta efisiensi konversi ngan ngurangan ku 5,4%.Sél turun ku 20,8% [5].
Gambar 1. Efisiensi konversi kakuatan dinormalisasi salaku fungsi waktu immersion. Bar kasalahan dina grafik ngagambarkeun simpangan baku dinormalisasi ku rata-rata efisiensi konversi kakuatan awal dina unggal struktur [5].
Gambar 2 depicts ngembangkeun sejen di Nottingham Trent University, sél surya miniatur nu bisa study dina benang, nu lajeng anyaman kana tékstil a [2].Unggal batré kaasup dina produk meets kriteria nu tangtu pikeun pamakéan, kayaning sarat tina 3mm panjang sarta 1.5mm lega [2] .Unggal Unit ieu laminated kalawan résin waterproof pikeun ngidinan laundry bisa dikumbah di kamar laundry atawa alatan cuaca [2] .The accu ogé tailored pikeun kanyamanan, sarta unggal dipasang dina. cara nu teu nonjol atawa ngairitasi kulit nu makéna.Dina panalungtikan satuluyna kapanggih yén dina sapotong leutik pakéan sarupa 5cm^2 bagian lawon bisa ngandung ngan leuwih 200 sél, ideally ngahasilkeun 2,5 - 10 volt énergi, sarta menyimpulkan yén ngan aya 2000 sél Sél kudu bisa ngeusi batre smartphone [2].
Gambar 2. Sél surya mikro panjangna 3 mm sareng rubak 1,5 mm (poto kahadean Nottingham Trent University) [2].
Kain fotovoltaik ngahijikeun dua polimér anu hampang sareng béaya rendah pikeun nyiptakeun tékstil anu ngahasilkeun énergi. Kahiji tina dua komponén nyaéta sél surya mikro, anu ngahasilkeun énérgi tina sinar panonpoé, sareng anu kadua diwangun ku nanogenerator, anu ngarobih énergi mékanis janten listrik [ 6] Bagian photovoltaic lawon diwangun ku serat polimér, nu lajeng coated ku lapisan mangan, séng oksida (bahan photovoltaic), sarta iodida tambaga (pikeun ngumpulkeun muatan) [6]. Sél nu lajeng anyaman babarengan jeung. kawat tambaga leutik tur terpadu kana pésta.
Rahasia balik inovasi ieu perenahna di éléktroda transparan alat photovoltaic fléksibel. Éléktroda conductive transparan mangrupakeun salah sahiji komponén dina sél photovoltaic nu ngidinan cahaya pikeun asup kana sél, ngaronjatkeun laju ngumpulkeun cahaya. Indium-doped tin oksida (ITO) dipaké. pikeun fabricate éléktroda transparan ieu, nu dipaké pikeun transparansi idéal na (> 80%) jeung lalawanan lambar alus ogé stabilitas lingkungan alus teuing [7].The ITO krusial sabab sakabeh komponen na aya dina proporsi deukeut-sampurna. ketebalan digabungkeun jeung transparansi sarta lalawanan maximizes hasil tina éléktroda [7] .Sakur fluctuations dina babandingan négatip bakal mangaruhan éléktroda sahingga kinerja.Contona, ngaronjatna ketebalan éléktroda ngurangan transparansi jeung lalawanan, ngarah kana degradasi kinerja. Nanging, ITO mangrupikeun sumber daya anu terbatas anu gancang dikonsumsi.ITO, tapi diperkirakeun ngaleuwihan kinerja ITO [7].
Bahan kayaning substrat polimér nu geus dirobah kalawan oksida conductive transparan geus tumuwuh popularitasnya jadi jauh. Hanjakal, substrat ieu geus ditémbongkeun janten regas, kaku jeung beurat, nu greatly ngurangan kalenturan jeung kinerja [7]. Panalungtik nawarkeun solusi pikeun ngagunakeun sél surya serat-kawas fléksibel salaku replacements éléktroda.A batré serat diwangun ku hiji éléktroda jeung dua kawat logam béda nu twisted tur digabungkeun jeung bahan aktif pikeun ngaganti éléktroda [7].Sél surya geus ditémbongkeun jangji alatan beurat lampu maranéhanana. , Tapi masalahna nyaeta kurangna wewengkon kontak antara kawat logam, nu ngurangan aréa kontak sahingga ngakibatkeun kinerja photovoltaic didegradasi [7].
Faktor lingkungan oge motivator badag pikeun panalungtikan terus.Ayeuna, dunya ngandelkeun pisan kana sumber énergi non-renewable kayaning suluh fosil, batubara jeung minyak.Ngalihkeun fokus tina sumber énergi non-renewable kana sumber énergi renewable, kaasup tanaga surya, mangrupakeun investasi diperlukeun pikeun mangsa nu bakal datang. Saban poé jutaan jalma ngecas telepon maranéhanana, komputer, laptop, smartwatches jeung sakabeh alat éléktronik, sarta ngagunakeun lawon urang pikeun ngeusi batre alat ieu ngan ku leumpang bisa ngurangan pamakéan urang bahan bakar fosil. trivial dina skala leutik 1 atawa malah 500 urang, lamun diskalakeun nepi ka puluhan juta eta nyata bisa ngurangan pamakéan urang bahan bakar fosil.
Panél surya dina pembangkit listrik tanaga surya, kalebet anu dipasang di luhur imah, dipikanyaho ngabantosan panggunaan énergi anu tiasa dianyari sareng ngirangan panggunaan bahan bakar fosil, anu masih seueur dianggo.Amerika.Salah sahiji masalah utama pikeun industri nyaéta kéngingkeun lahan pikeun ngawangun peternakan ieu. Rumah tangga rata-rata ngan ukur tiasa ngadukung sajumlah panél surya, sareng jumlah kebon surya terbatas. Di daérah anu lega, kalolobaan jalma sok ragu-ragu ngawangun pembangkit listrik tanaga surya énggal sabab sacara permanen nutup kamungkinan. sarta potensi kasempetan séjén di darat, kayaning usaha anyar. Aya angka nu gede ngarupakeun pamasangan panel photovoltaic ngambang nu bisa ngahasilkeun jumlah badag listrik anyar-anyar ieu, sarta kauntungan utama tina floating tegalan solar nyaéta ngurangan ongkos [8]. lahan henteu dianggo, teu kedah hariwang ngeunaan biaya pamasangan di luhur bumi sareng gedong.Sadaya kebon surya ngambang anu ayeuna dikenal aya dina awak cai jieunan, sareng ka hareupna mah.s mungkin pikeun nempatkeun kebon ieu dina awak cai alam.Waduk jieunan ngabogaan loba kaunggulan anu teu umum di sagara [9]. Waduk jieunan manusa gampang diatur, sarta kalawan infrastruktur saméméhna jeung jalan, kebon ngan saukur bisa dipasang. Kebon solar ngambang ogé geus ditémbongkeun leuwih produktif ti batan. tegalan surya dumasar darat alatan variasi suhu antara cai jeung taneuh [9]. Kusabab panas spésifik cai luhur, suhu permukaan taneuh umumna leuwih luhur batan awak cai, sarta suhu luhur geus ditémbongkeun mangaruhan négatip. kinerja laju konversi panel surya.While hawa teu ngadalikeun sabaraha sinar panonpoé hiji panel narima, éta mangaruhan sabaraha énergi nu narima ti cahya panonpoé. Dina énergi low (ie, hawa cooler), éléktron di jero panel surya bakal aya dina. kaayaan istirahat, lajeng nalika cahaya panonpoe hits, aranjeunna bakal ngahontal hiji kaayaan gumbira [10]. Beda antara kaayaan peristirahatan jeung kaayaan bungah téh sabaraha énergi dihasilkeun dina tegangan.Not ngan bisa sunlig.ht ngagumbirakeun éléktron ieu, tapi bisa jadi panas. Lamun panas sabudeureun panel surya energizes éléktron sarta nempatkeun aranjeunna dina kaayaan bungah low, tegangan moal jadi badag nalika cahaya panonpoe pencét panel [10]. Kusabab lahan nyerep tur emits. panas leuwih gampang ti cai, éléktron dina panel surya di darat kamungkinan aya dina kaayaan bungah luhur, lajeng panel surya aya dina atawa deukeut awak cai anu cooler. Panalungtikan salajengna ngabuktikeun yén pangaruh cooling tina cai di sabudeureun panel ngambang mantuan pikeun ngahasilkeun 12,5% leuwih énergi ti di darat [9].
Sajauh ieu, panél surya ngan ukur nyumponan 1% tina kabutuhan énergi Amérika, tapi upami kebon surya ieu dipelak dugi ka saparapat tina waduk cai buatan manusa, panél surya bakal nyumponan ampir 10% kabutuhan énergi Amérika. Di Colorado, tempat ngambang. panels diwanohkeun pas mungkin, dua waduk cai badag di Colorado leungit loba cai alatan évaporasi, tapi ku masang panels floating ieu, waduk dicegah tina drying kaluar sarta listrik dihasilkeun [11]. Malah hiji persén manusa. waduk -dijieunna dilengkepan kebon surya bakal cukup pikeun ngahasilkeun sahanteuna 400 gigawatts listrik, cukup pikeun kakuatan 44 miliar bohlam lampu LED pikeun leuwih sataun.
Gambar 4a nunjukkeun kanaékan kakuatan anu disayogikeun ku sél surya ngambang dina hubungan sareng Gambar 4b. Nalika aya sababaraha kebon surya ngambang dina dékade katukang, aranjeunna tetep ngajantenkeun bédana ageung dina pembangkitan listrik. jadi leuwih loba pisan, total énergi dihasilkeun ceuk triple tina 0.5TW di 2018 jadi 1.1TW dina ahir 2022.[12].
Sacara lingkungan, kebon surya ngambang ieu mangpaat pisan dina sababaraha cara.Salian pikeun ngirangan katergantungan kana bahan bakar fosil, kebon surya ogé ngirangan jumlah hawa sareng sinar panonpoé anu dugi ka permukaan cai, anu tiasa ngabantosan ngabalikeun parobahan iklim [9]. tegalan nu ngurangan kagancangan angin jeung sinar panonpoé langsung pencét beungeut cai ku sahanteuna 10% bisa offset dasawarsa pinuh pemanasan global [9].Dina hal biodiversity jeung ékologi, euweuh dampak négatip badag muncul bisa kapanggih.The panels nyegah angin luhur. aktivitas dina beungeut cai, kukituna ngurangan erosi dina bank walungan, ngajaga tur stimulating vegetasi.[13].Teu aya hasil definitif ngeunaan naha kahirupan laut kapangaruhan, tapi ukuran kayaning cangkang-kaeusi bio-hut dijieun ku Ecocean boga. geus submerged handapeun panels photovoltaic berpotensi ngarojong kahirupan laut.[13].Salah sahiji perhatian utama panalungtikan lumangsung nyaéta dampak poténsial dina ranté dahareun alatan pamasangan infrastruktur kayaningpanels photovoltaic dina cai kabuka tinimbang waduk jieunan manusa.Salaku kirang cahya panonpoé asup ka cai, éta ngabalukarkeun pangurangan dina laju fotosintésis, hasilna leungitna masif fitoplankton jeung macrophytes.Ku ngurangan tutuwuhan ieu, dampak dina sato. handap dina ranté dahareun, jeung sajabana, ngabalukarkeun subsidi pikeun organisme akuatik [14].Sanajan teu acan kajantenan, ieu bisa nyegah karuksakan salajengna ka ékosistem, a drawbacks utama kebon surya floating.
Kusabab panonpoe mangrupikeun sumber énergi anu paling hébat, tiasa sesah milarian cara pikeun ngamangpaatkeun énergi ieu sareng dianggo di komunitas urang. Téknologi anyar sareng inovasi anu sayogi unggal dinten ngajantenkeun hal ieu. mésér atanapi ngambang kebon surya pikeun didatangan ayeuna, éta henteu ngarobih kanyataan yén téknologi henteu gaduh poténsi anu ageung atanapi masa depan anu cerah. panel surya dina luhureun homes.Wearable sél surya boga cara lila balik saméméh maranéhna jadi ilahar salaku baju urang maké unggal poé. Dina mangsa nu bakal datang, sél surya diharepkeun bisa dipaké dina kahirupan sapopoe tanpa kudu disumputkeun diantara urang. clothes.Salaku kamajuan téhnologi dina dasawarsa datang, potensi industri solar téh sajajalan.
Ngeunaan Raj Shah Dr Raj Shah nyaéta diréktur Koehler Instrument Company di New York, dimana anjeunna geus digawé pikeun 27 taun. Anjeunna mangrupakeun sasama kapilih ku kolega-Na di IChemE, CMI, STLE, AIC, NLGI, INSMTC, Institute of Fisika, Institute of Energy Research and the Royal Society of Chemistry.ASTM Eagle Award panarima Dr. Shah anyar-anyar ieu ko-edit laris "Suluh jeung Lubricants Buku Panduan," rinci sadia dina ASTM urang Long Ditunggu Suluh jeung Lubricants Buku Panduan, 2nd Edition - Juli 15, 2020 - David Phillips - Artikel Warta Industri Petro - Petro Online (petro-online.com)
Dr Shah nyepeng gelar PhD dina Téknik Kimia ti Penn State University sarta sasama ti Chartered School of Management, London.Anjeunna oge Chartered Élmuwan Déwan Ilmiah, a Chartered Perminyakan Insinyur tina Energy Institute sarta UK Engineering Council.Dr.Shah nembe ngahormatan salaku Insinyur Dibédakeun ku Tau béta Pi, masarakat rékayasa panglegana di Amérika Serikat. Anjeunna aya dina dewan penasehat Universitas Farmingdale (Téhnologi Mékanis), Universitas Auburn (Tribology), sareng Universitas Stony Brook (Téknik Kimia/ Élmu Bahan sareng Téknik).
Raj nyaéta profésor adjunct di Jurusan Élmu Bahan jeung Téknik Kimia di SUNY Stony Brook, geus diterbitkeun leuwih 475 artikel sarta geus aktip dina widang énergi pikeun leuwih 3 years. More informasi ngeunaan Raj bisa kapanggih di Diréktur Koehler Instrumen Company urang kapilih jadi Fellow di International Institute of Physics Petro Online (petro-online.com)
Ibu Mariz Baslious sareng Blerim Gashi mangrupikeun mahasiswa rékayasa kimia di SUNY, sareng Dr. Raj Shah pupuhu dewan piwuruk éksternal universitas. Mariz sareng Blerim mangrupikeun bagian tina program magang ngembang di Koehler Instrument, Inc. di Holtzville, NY nyorong siswa pikeun leuwih jéntré ngeunaan dunya téknologi énergi alternatif.
waktos pos: Feb-12-2022
