UCLA-Ingenieure errechnen Solardächer, um Leistungsfähigkeit z. Hd. Gewächshäuser zu profitieren

Da Länder hinauf welcher ganzen Welt nachdem nachhaltigen Energiequellen suchen und die USA bestrebt sind, solange bis 2050 eine Netto-Null-Emissionswirtschaft zu werden, sind erneuerbare Energiequellen wie Sonnenkollektoren sehr gefragt.

Solarmodule können jedoch viel Sitzplatz schlucken und sind oft schwergewichtig zu skalieren. Hineingehen Sie dasjenige neue Feld welcher Agrivoltaik, dasjenige sich hinauf die gleichzeitige Nutzung von Staat sowohl z. Hd. die Solarstromerzeugung wie gleichwohl z. Hd. die Landwirtschaft konzentriert. Wenn Sie wie dasjenige Glas in Gewächshäusern durch Sonnenkollektoren ersetzen, könnten Sie die Lampen und Wassersteuerungen im Glashaus oder sogar die gesamte Farm mit Strom versorgen. Dennoch wie baut man Sonnenkollektoren, die Leistungsfähigkeit aus Sonnenlicht aufsaugen können, ohne dasjenige Licht zu blockieren, dasjenige Pflanzen nötig haben?

Welcher Materialwissenschaftler welcher UCLA Samueli School of Engineering, Yang Yang, und sein Team nach sich ziehen genau ein solches Gerät entwickelt. In einer in Nature Sustainability veröffentlichten Studie untersuchen sie eine neue, praktikable Programm von Solarzellen, die keine großen Grundstücke erfordert.

Dies Team hat eine Strategie zur Erweiterung halbtransparenter organischer Solarzellen entwickelt. Welche Zellen sind hinauf Materialien hinauf Kohlenstoffbasis angewiesen, im Spannungsfeld zu den anorganischen Substanzen in herkömmlichen Geräten. Die Forscher bauten eine Schicht einer natürlich vorkommenden Chemikalie namens L-Glutathion ein, die wie antioxidatives Nahrungsergänzungsmittel rezeptfrei verkauft wird, und stellten stramm, dass die Zugabe die Nutzungsdauer welcher Solarzellen verlängerte, ihre Nutzen verbesserte und ungeachtet hinreichend Sonnenlicht durchließ Pflanzen in einem Glashaus-Prototypen von welcher Größe eines kleinen Puppenhauses.

„Organische Materialien sind aufgrund ihrer Lichtabsorptionsselektivität einzigartig z. Hd. die Agrivoltaik probat“, sagte Yang, welcher gleichwohl verschmelzen Lehrstuhl z. Hd. Bioingenieurwesen inne hat und den Carol and Lawrence E. Tannas Jr. Chair in Engineering welcher UCLA innehat. „Welcher Hauptnachteil, welcher ihren breiten Hinterlegung bisher verhindert hat, ist ihre mangelnde Stabilität.“

Organische Solarzellen werden tendenziell schneller abgebaut wie ihre anorganischen Gegenstücke, da Sonnenlicht dazu münden kann, dass organische Materialien oxidieren und somit Elektronen verlieren. Die Forscher fanden hervor, dass die zusätzliche Schicht aus L-Glutathion die Oxidation welcher anderen Materialien in welcher Solarzelle verhinderte, welches dazu führte, dass die organischen Zellen nachdem 1.000 Zahlungsfrist aufschieben Dauerbetrieb eine Nutzen von mehr wie 80 % beibehielten – im Spannungsfeld zu weniger wie 20 % ohne die hinzugefügte Schicht.

Dies Forschungsteam verfolgte gleichwohl dasjenige Zunahme gängiger Nutzpflanzen, darunter Weizen, Mungbohnen und Brokkoli, in zwei getrennten Demonstrationen. Dies eine hatte ein transparentes Glasdach mit Segmenten aus anorganischen Solarzellen, dasjenige andere hatte ein Gewölbe, dasjenige vollwertig aus halbtransparenten organischen Solarzellen bestand. Die Pflanzen im Glashaus mit dem Bio-Solardach wuchsen stärker wie die Pflanzen in einem normalen Glashaus. Die Wissenschaftler Vertrauen schenken, dass dies daran liegt, dass die L-Glutathion-Schicht ultraviolette Strahlen verkrampft, die dasjenige Pflanzenwachstum hemmen können, und Infrarotstrahlen, die dazu münden können, dass Gewächshäuser überhitzen und Pflanzen im Inneren mehr Wasser benötigen.

„Wir nach sich ziehen nicht erwartet, dass die organischen Solarzellen ein herkömmliches Glashaus mit Glasdach übertreffen würden“, sagte Yepin Zhao, welcher Hauptautor welcher Wissenschaft und Postdoktorand welcher UCLA in Yangs Laboratorium. „Dennoch wir nach sich ziehen die Experimente mehrmals mit den gleichen Ergebnissen wiederholt und nachdem weiterer Wissenschaft und Überprüfung entdeckten wir, dass Pflanzen nicht so viel Sonnenlicht nötig haben, um zu wachsen, wie wir ursprünglich ausgedacht hatten. Tatsächlich kann zu viel Sonneneinstrahlung mehr Schaden servieren wie gut, im besonderen in Klimazonen wie Kalifornien, wo Sonnenlicht reichlicher vorhanden ist.“

Uff welcher Grundlage dieser Erkenntnisse hat dasjenige Team an welcher UCLA ein Startup gegründet, dasjenige darauf abzielt, die Produktion welcher organischen Solarzellen z. Hd. den industriellen Hinterlegung zu steigern. Die Forscher sagten, sie wünschen, in Zukunft umweltfreundliche Gewächshäuser mit organischen Solarzellen kommerziell verfügbar zu zeugen.

Cobalt-Autoren welcher Studie von welcher Referat z. Hd. Materialwissenschaft und -technik welcher UCLA Samueli sind Zongqi Lithium, Dong Meng, Wenxin Yang, Xinyao Wang, Qiyu Xing, Bin Chang, Yifan Zhou, Elizabeth Zhang, Ran Zheng, Kung-Hwa Wei und Elizabeth G. Scott, welcher gleichwohl mit welcher Columbia University verbunden ist. Weitere Cobalt-Autoren sind Ken Houk, Professor z. Hd. Chemie und Biochemie an welcher UCLA; Ilhan Yavuz von welcher Marmara-Universität in welcher Türkei; Caner Deger, welcher mit welcher UCLA und welcher Marmara University verbunden ist; Miroslav Peric von welcher California State University, Northridge; sowie Minhuan Wang, Yanfeng Yin, Jiming Bian und Yantao Shi von welcher Dalian University of Technology in Reich der Mitte.

Welche Wissenschaft wurde durch ein Stipendium welcher California Energy Commission unterstützt, mit zusätzlicher Unterstützung des Patriotisch Center for High Performance Computing of Turkey. Einzelne Autoren erhielten gleichwohl Unterstützung von welcher Patriotisch Natural Science Foundation of Reich der Mitte, welcher Reich der Mitte Postdoctoral Science Foundation und welcher US Patriotisch Science Foundation.

Forschungsbericht: Nachhaltigkeit von Gewächshäusern durch Integration stabiler halbtransparenter organischer Photovoltaik

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UCLA Samueli Materialwissenschaft und -technik

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