从太阳能温室到为家庭中的下一代智能技术提供动力,有机光伏电池将彻底改变我们的生活方式

人们早就认识到太阳实际上是一种无限的能源。鉴于日益严重的能源和环境危机以及全球对可再生能源的推动,人们对利用太阳能电池技术的兴趣急剧上升。科学创新使得太阳能成为最重要的能源最便宜的可再生能源在世界范围内,甚至在许多国际市场上低于天然气和煤炭。预计太阳能将会占据主导地位到2050年超过其他大多数形式。

在快速发展的光伏领域的前沿是有机半导体材料。这些形成了有机光伏(OPV)电池的活性层。通过结合p型和n型有机半导体聚合物和/或小分子,实现了光伏效应。简单来说,OPV电池通过与带隙能量对应的光辐射击中电池时的光伏效应产生电能。

与传统的硅基太阳能电池相比,opv薄、轻、柔性强。再加上印刷技术的使用,使opv能够以可持续、低成本、高产量的方式制造,这使得人们越来越关注优化opv的商业应用特性。此外,化学4.0的到来——改变行业的数字革命——为基于opv的技术的发展提供了进一步的动力。

合作的重要性

作为一种电源,opv提供了低碳足迹,最短的能源回报时间和最高的每重量功率比的任何太阳能电池技术。opv的一个关键限制是与无机同类产品相比,低功率转换效率(PCEs)。科学进步不断提高效率,为更广泛地使用opv太阳能铺平了道路。开展合作,增加获得创新口服脊髓灰质炎疫苗材料的机会,对于加快实现这一目标的进程,并有助于开启可持续能源的新时代至关重要。

一旦opv实现了从实验室到商业产品的飞跃,它就提供了令人兴奋的潜力,可以解锁新的应用程序,并提高广泛领域的可持续性

这就是为什么赛默飞世尔科学和Brilliant Matters,材料科学专家和OPV材料供应商合作,共同生产高质量OPV材料组合,可以快速推进更环保的OPV产品的开发。

供应高质量和可靠的口服脊髓灰质炎病毒材料对于寻求优化用于商业目的的口服脊髓灰质炎病毒细胞的实验室至关重要。p型和n型材料制造的纯度和最小批次之间的差异确保了可靠的结果和高质量的最终产品。当项目开始扩大规模时,这一点尤其明显,这时最小的设计错误或杂质开始产生巨大的影响。此外,高性能OPV电池通常首先使用无法转移到工业的生产方法开发,这阻碍了大规模生产。例如,它们可能使用卤化溶剂进行加工,由于毒性问题无法扩大。材料的寿命也是至关重要的,受到许多因素的影响,材料质量是其核心。因此,必须有一个合作伙伴,能够保证可重复和可靠地供应高性能口服脊髓灰质炎疫苗材料,这些材料可以使用工业友好的制造方法进行加工。

当创新始于敏捷的小型公司时,一个对科学市场有详细了解并拥有全球网络的合作伙伴可以帮助创新成果落入那些能够从中获得最大利益的人手中。这是赛默飞世尔与Brilliant Matters合作的基础,旨在创建领先的opv组合。因此,该合作旨在扩大获得高质量、创新口服脊髓灰质炎疫苗材料的途径,并加快其推向市场的进程。一旦opv实现了从实验室到商业产品的飞跃,它就提供了令人兴奋的潜力,可以解锁新的应用程序,并提高广泛领域的可持续性。

赋予科学家开发新创新的能力

opv的一个关键优势是可以针对特定应用进行微调,为工程创新开辟了新的可能性。例如,通过仔细设计p型和n型有机半导体材料,可以定制OPV的带隙,从而可以定制它所吸收的光的颜色(波长)。如果将材料调整为吸收可见光谱以外的光,那么该设备就可以变得透明,同时仍然可以在紫外线(UV)和红外(IR)区域收集有用的能量。这开启了新的工程机会,例如创造部分或完全透明的窗户,同时仍然能够产生太阳能。

大型温室

来源:©Shutterstock

opv可以把温室变成发电站,吸收波长不用于光合作用的光来产生能量

太阳能温室的外墙由半透明opv组成,吸收植物用于光合作用的光谱之外的光,可以为通风系统提供动力,而不损害植物生长。与此同时,它们可以通过减少进入温室的红外光来减少冷却的需求。opv促进与物联网(IoT)连接的可持续数字设备的新浪潮的潜力是非常有趣的。由opv供电的传感器针对室内照明条件进行了优化,可以为家庭中的无电池智能技术提供能源。与此同时,在车道上,一辆涂有OPV薄膜的汽车即使在发动机关闭时也可以保持GPS跟踪和其他技术。

OPV材料制造过程中化学层面的创新影响着整个价值链

opv可以制成薄膜,这意味着它们非常轻。这一特性使它们适用于重量至关重要的航空或太空应用,例如为轨道上的卫星供电。此外,OPV电池的效率可以定制,以匹配产品的需求。例如,用于太阳能收集的电池制造商可能会在成本效益和效率之间取得平衡。能够为应用提供优化的材料将有助于采用和向可再生能源的转变。

OPV材料制造过程中化学层面的创新影响着整个价值链,促进了在各个领域创造更可持续的产品。应用的清单还在继续,每一个开创性产品的背后都是一个精心制作的OPV电池,其材料针对特定目的进行了优化。

与Brilliant Matters首席执行官Jean-Rémi Pouliot的问答

更广泛地实施口服疫苗技术的最大障碍是什么?行业和Brilliant Matters是如何努力克服这些障碍的?
尖端材料的可用性是广泛实施口服脊髓灰质炎疫苗技术的一个重大障碍。学术研究小组通过小规模开发新材料和/或使用新的器件结构,在很大程度上引领了这项技术的进步。当一种新材料发表,可以达到“新高度”的性能时,OPV模块的工业制造商并不能立即获得它。Brilliant Matters致力于通过提供便捷的尖端口服脊髓灰质炎材料来弥合这一差距。

对于许多应用来说,提高口服脊髓灰质炎疫苗设备的长期稳定性也是关键。例如,在建筑集成光伏(BIPV)领域,将OPV模块覆盖在摩天大楼上,但在一两年后必须将其拆除,这是不可取的!学术研究表明,OPV电池的寿命甚至可以达到行业规定的最严格的稳定性要求,只要对材料和制造过程进行严格控制。这项工作目前正在扩展到更大规模的工业环境中。在Brilliant Matters,我们与工业合作伙伴合作,开发高纯度的可重复和可靠的材料,从而使设备具有长期稳定性。

你认为改进的口服脊髓灰质炎疫苗技术的最大影响在哪里?
随着物联网越来越受欢迎,对低维护和无电池互联设备的需求变得越来越明显。opv是这一问题的潜在解决方案,因为它们不仅可以在室外收集能量,还可以在室内和低光条件下收集能量,在这些条件下,许多此类设备将被使用。这样就避免了更换电池的需要,减少了维护。

改进的OPV技术具有更高的功率转换效率、更长的寿命和更低的成本,也将使OPV处于实现BIPV的主要位置。OPV电池的重量轻、颜色可调和形状因素已经成为BIPV应用的主要卖点。然而;目前的生命周期和效率限制了该应用程序的大规模部署。

光明的未来

虽然已经取得了重大进展,但仍有进一步创新的空间。从太阳能温室到opv动力卫星,将opv纳入下一代技术的巧妙方法数不胜数。随着研究人员不断创造更高效、更具成本效益和可持续性的口服脊髓灰质炎材料,可以以前所未有的方式解锁对世界产生积极影响的新可能性。毫无疑问,在化学4.0和与物联网连接的新技术的出现中,这是一个令人难以置信的令人兴奋的时刻。

弥合“实验室和晶圆厂”之间的差距,使性能最好的OPV电池转移到工业工艺中,预计也将成为一个重点。随着印刷电子产品的爆炸式发展,未来可能会将多个OPV组件作为精简生产线的一部分一起生产。

最新和未来突破的核心是口服脊髓灰质炎疫苗供应商和科学家之间的合作。通过共同努力,为研究人员提供他们推进研究所需的高质量口服脊髓灰质炎疫苗材料,可以加快取得突破,为一个更清洁、更健康的世界铺平道路。

赛默飞世尔科技公司的西蒙·皮尔斯

西蒙•皮尔斯

1984年,西蒙以合成化学家的身份加入了梅布里奇公司(现在是赛默飞世尔科学公司的一部分)。在化学实验室工作了25年之后,他成为了Maybridge品牌的全球产品经理。目前,他是精细化学品业务部门的高级产品经理,在全球范围内支持Acros Organics, Alfa Aesar和Maybridge品牌。凭借深厚的技术和市场知识,他经常是赛默飞世尔科学实验室化学品部门的代言人和代言人,发表了无数的演讲、网络研讨会和技术文章。

来自赛默飞世尔科技公司的帕姆·波林

Pam保林

Pam是赛默飞世尔科学公司实验室化学品部门精细化学品业务部门的全球市场开发经理。她是连接营销车轮的所有辐条的枢纽——产品管理、市场营销、区域营销和渠道,推动业务向前发展。她执行创新的营销计划,并开发有效的全球活动,以提高客户的意识、需求和卓越。