Технология органических полупроводников, нового способа изготовления материалов, которые проводят электричество только при определенных условиях, может сделать революцию. Ведь большинство полупроводников в современной электронике состоят из кристаллических, породообразующих элементов, таких как кремний. А органические полупроводники изготавливаются в основном из молекул на основе углерода.
Они потребляют меньше энергии, чем обычные полупроводники. Для традиционной фотогальванической ячейки, например, могут потребоваться годы, чтобы произвести столько энергии, сколько потребовалось на ее создание. У органической фотогальванической ячейки это займет всего несколько месяцев.
Однако, возможно, самое интересное в органических полупроводниках заключается в том, что можно создавать гибкие, легкие, цветные или полностью прозрачные молекулы. Ученые уже тестируют новые небольшие молекулы, которые имеют конкретные свойства – например, делают простую прозрачную панель в окне, экране и солнечных батареях.
Создание солнечной панели, которая также может быть окном, включает в себя довольно сложный процесс, так как оно должно поглощать свет, производить электричество и пропускать свет одновременно.
Таким образом, очевидным стало то, что идеальным будет окно, которое пропускает весь видимый человеку спектр света, но будет поглощать только ультрафиолет и инфракрасный свет, которые наши глаза не видят.
Конечно, такой метод не захватывает абсолютно всю энергию солнечного света, но это нормально. Количество солнечной энергии, которая достигает Земли каждый час больше, чем все человечество использует за год.
Органические полупроводники также полезны для изготовления мониторов и дисплеев. По сути, они представляют солнечную панель, которая работает наоборот. Монитор генерирует свет от электрического тока. Как солнечные панели, так и экраны дисплея преобразовывают света и электричество. Поэтому возможно проектирование молекул, которые излучают свет определенного цвета при воздействии электрического тока.
Если объединить одну молекулу, излучающую красный цвет, одну молекулу, излучающую синий цвет, и одну молекулу, которая излучает зеленый цвет, то получится органический светодиод. Это то, что называется OLED-экраны.
Чтобы сделать интеллектуальное окно, понадобилось бы разместить два слоя органических полупроводников – один слой для выработки электричества от солнечного света, а другой – для испускания света – на поверхность прозрачного проводящего материала, например оксида индия-олова. Эти технологии существуют, но пока что недоступны для продажи.
Половина этого устройства уже есть на рынке – это энергоэффективные OLED-решения с высоким разрешением. Компании, торгующие органическими солнечными батареями, и даже органические солнечные панели, только начали развиваться. Текущие исследовательские усилия направлены на оптимизацию свойств этих материалов, повышение их эффективности и долговечности.
По мере улучшения компонентов могут быть также найдены способы объединения солнечных элементов с органическими полупроводниками и органическими полупроводниковыми дисплеями. Это может занять несколько лет, но это вполне реально.
Электрический автомобиль с интеллектуальными окнами мог собирать достаточно солнечной энергии пробега 10-15 миль ежедневно. Такое «умное» окно в любом небоскребе или мобильном доме поможет сэкономить пространство и электроэнергию.
