Samtang nag-uswag ang sibilisasyon, ang kusog nga gikinahanglan aron masuportahan ang atong paagi sa kinabuhi nagdugang matag adlaw, nga nanginahanglan nga mangita kita mga bag-o ug bag-ong mga paagi aron magamit ang atong nabag-o nga mga kahinguhaan, sama sa kahayag sa adlaw, aron makamugna og dugang nga kusog alang sa atong katilingban nga magpadayon sa Pag-uswag.
Ang kahayag sa adlaw nakahatag ug nakapahimo sa kinabuhi sa atong planeta sulod sa mga siglo.Diretso man o dili direkta, ang adlaw nagtugot sa pagmugna sa halos tanang nailhan nga mga tinubdan sa enerhiya sama sa fossil fuel, hydro, hangin, biomass, ug uban pa.Samtang ang sibilisasyon motubo, ang enerhiya nga gikinahanglan sa pagsuporta ang atong paagi sa kinabuhi mouswag kada adlaw, nga nagkinahanglan kanato sa pagpangita og bag-o ug bag-ong mga paagi sa paggamit sa atong renewable nga mga kapanguhaan, sama sa kahayag sa adlaw, sa paghimo sa dugang nga kusog alang sa atong katilingban sa pagpadayon sa Kauswagan.
Hangtod sa karaan nga kalibutan nakalahutay kami sa solar energy, gamit ang kahayag sa adlaw isip tinubdan sa enerhiya nga naggikan sa mga bilding nga gitukod kapin sa 6,000 ka tuig na ang milabay, pinaagi sa pag-orient sa balay aron ang kahayag sa adlaw moagi sa mga pag-abli nga molihok isip usa ka porma sa pagpainit. .Libo ka tuig ang milabay, ang mga Ehiptohanon ug mga Griyego migamit sa samang teknik sa pagpabugnaw sa ilang mga balay panahon sa ting-init pinaagi sa pagpanalipod kanila gikan sa adlaw [1]. Ang dagkong single pane nga mga bintana gigamit ingong solar thermal nga mga bintana, nga nagtugot sa kainit gikan sa adlaw nga makasulod apan mabitik. ang kainit sa sulod.Ang kahayag sa adlaw dili lamang kinahanglanon alang sa kainit nga nahimo niini sa karaang kalibutan, apan gigamit usab kini sa pagpreserba ug pagpreserbar sa pagkaon pinaagi sa asin.Sa salinization, ang adlaw gigamit sa pag-alisngaw sa makahilong tubig sa dagat ug pagkuha og asin, nga gikolekta sa solar pool [1]. Sa ulahing bahin sa Renaissance, gisugyot ni Leonardo da Vinci ang unang aplikasyon sa industriya sa concave mirror solar concentrators isip mga water heaters, ug sa ulahi gisugyot usab ni Leonardo ang teknolohiya sa welding copper gamit ang solar radiation ug gitugotan ang mga teknikal nga solusyon sa pagpadagan sa makinarya sa tela [1]. Sa wala madugay sa panahon sa Industrial Revolution, si W. Adams nagmugna sa gitawag karon nga usa ka solar oven. Kini nga hurnohan adunay walo ka simetriko nga pilak nga salamin nga mga salamin nga nahimong usa ka octagonal reflector. Ang kahayag sa adlaw mao ang gikonsentrar sa mga salamin ngadto sa usa ka kahon nga kahoy nga natabunan sa bildo diin ibutang ang kaldero ug pabukala kini [1]. Paspas ug pipila ka gatos ka tuig ug ang makina sa solar nga alisngaw natukod mga 1882 [1]. Si Abel Pifre migamit ug usa ka concave nga salamin 3.5 m ang diyametro ug gipunting kini sa usa ka cylindrical steam boiler nga nagpatunghag igong gahum sa pagpadagan sa imprentahanan.
Niadtong 2004, ang unang commercial concentrated solar power plant sa kalibutan nga gitawag og Planta Solar 10 natukod sa Seville, Spain. Ang kahayag sa adlaw makita ngadto sa usa ka tore nga gibana-bana nga 624 metros, diin ang mga solar receiver gibutang sa mga steam turbines ug mga generator. Kini makahimo sa pagmugna og enerhiya sa paggahum sa labaw sa 5,500 ka mga balay. Hapit usa ka dekada ang milabay, sa 2014, ang kinadak-ang solar power plant sa kalibutan giablihan sa California, USA. Ang planta migamit ug labaw sa 300,000 ka kontrolado nga mga salamin ug nagtugot sa produksyon sa 377 megawatts sa elektrisidad sa pagpaandar sa gibana-bana nga 140,000 ka mga panimalay [ 1].
Dili lamang ang mga pabrika ang gitukod ug gigamit, apan ang mga konsumedor sa mga retail nga tindahan usab nagmugna og bag-ong mga teknolohiya.Ang mga solar panel mihimo sa ilang debut, ug bisan ang mga solar-powered nga mga sakyanan nagsugod sa pagdula, apan usa sa pinakaulahing mga kalamboan nga wala pa ipahibalo mao ang bag-ong solar- powered wearable technology.Pinaagi sa pag-integrate og USB connection o ubang mga device, kini nagtugot sa koneksyon gikan sa sinina ngadto sa mga device sama sa mga tinubdan, phone ug earbuds, nga mahimong ma-charge on the go.Pipila lang ka tuig ang milabay, usa ka team sa Japanese researchers sa Riken Gihulagway sa Institute ug Torah Industries ang pag-uswag sa usa ka nipis nga organikong solar cell nga magpainit sa mga sinina sa sinina, nga magtugot sa selula sa pagsuhop sa enerhiya sa adlaw ug gamiton kini isip tinubdan sa kuryente [2] ]. kalig-on ug pagka-flexible hangtod sa 120 °C [2]. Ang mga miyembro sa grupo sa panukiduki nga nakabase sa organikong photovoltaic nga mga selyula sa usa ka materyal nga gitawag PNTz4T [3]. Ang PNTz4T usa ka semiconducting polymer nga kaniadto gimugna ni Riken alang sa maayo kaayo nga enkalig-on sa kalikopan ug taas nga kahusayan sa pagkakabig sa gahum, unya ang duha ka kilid sa cell gitabonan sa elastomer, usa ka materyal nga sama sa goma [3]. Sa proseso, gigamit nila ang duha nga nauna nga gipauna nga 500-micron-baga nga acrylic elastomer nga nagtugot sa kahayag nga mosulod. ang selula apan nagpugong sa tubig ug hangin sa pagsulod sa selula.Ang paggamit niini nga elastomer makatabang sa pagpakunhod sa pagkadaot sa baterya mismo ug pagpalugway sa kinabuhi niini [3].
Usa sa labing ilado nga mga disbentaha sa industriya mao ang tubig.Ang pagkadunot sa kini nga mga selula mahimong hinungdan sa lainlaing mga hinungdan, apan ang pinakadako mao ang tubig, ang sagad nga kaaway sa bisan unsang teknolohiya. Ang bisan unsang sobra nga kaumog ug dugay nga pagkaladlad sa hangin mahimong negatibo nga makaapekto sa kahusayan. sa mga organikong photovoltaic cells [4].Samtang malikayan nimo ang pagkuha og tubig sa imong computer o telepono sa kadaghanan nga mga kaso, dili nimo kini malikayan sa imong mga sinina.Ulan man o washing machine, ang tubig dili kalikayan.Pagkahuman sa lain-laing mga pagsulay sa free-standing organic photovoltaic cell ug ang double-sided nga adunay sapaw nga organic photovoltaic cell, ang duha ka organic photovoltaic cells gipaunlod sa tubig sulod sa 120 minutos, kini nakahinapos nga ang gahum sa free-nga nagbarog nga organic photovoltaic cell mao Ang pagkakabig efficiency lamang pagkunhod sa 5.4%.Ang mga selula mikunhod ug 20.8% [5].
Figure 1. Normalized power conversion efficiency isip function sa immersion time.Ang error bars sa graph nagrepresentar sa standard deviation nga na-normalize sa mean sa inisyal nga power conversion efficiencies sa matag structure [5].
Ang Figure 2 naghulagway sa laing kalamboan sa Nottingham Trent University, usa ka gamay nga solar cell nga mahimong ibutang sa usa ka hilo, nga dayon hinabol ngadto sa usa ka panapton [2]. Ang matag baterya nga gilakip sa produkto nagtagbo sa pipila ka mga criteria alang sa paggamit, sama sa mga kinahanglanon sa 3mm ang gitas-on ug 1.5mm ang gilapdon[2].Ang matag unit gi-laminated sa waterproof resin aron ang labada mahugasan sa laundry room o tungod sa panahon [2]. paagi nga dili mogawas o makapalagot sa panit sa nagsul-ob.Sa dugang nga panukiduki nakit-an nga sa usa ka gamay nga piraso sa sinina nga susama sa usa ka 5cm^2 nga seksyon sa panapton mahimong adunay sulud nga 200 nga mga selyula, labing maayo nga makahimo og 2.5 - 10 volts nga kusog, ug nakahinapos nga adunay 2000 lamang ka mga selula Ang mga selula kinahanglan nga maka-charge sa mga smartphone [2].
Figure 2. Micro solar cells 3 mm ang gitas-on ug 1.5 mm ang gilapdon (photo courtesy of Nottingham Trent University) [2].
Ang mga panapton nga photovoltaic nagsagol sa duha ka gaan ug mubu nga mga polimer aron makamugna og mga tela nga makamugna og enerhiya. 6]. Ang photovoltaic nga bahin sa panapton naglangkob sa polymer fibers, nga dayon gitabonan sa mga lut-od sa manganese, zinc oxide (usa ka photovoltaic nga materyal), ug tumbaga iodide (alang sa pagkolekta sa bayad) [6]. Ang mga selula dayon hinabol uban sa usa ka gamay nga wire nga tumbaga ug gisagol sa sinina.
Ang sekreto sa likod niini nga mga inobasyon anaa sa transparent electrodes sa flexible photovoltaic devices.Transparent conductive electrodes mao ang usa sa mga component sa photovoltaic cells nga nagtugot sa kahayag sa pagsulod sa cell, sa pagdugang sa kahayag collection rate.Indium-doped tin oxide (ITO) gigamit sa paghimo niini nga mga transparent electrodes, nga gigamit alang sa iyang sulundon nga transparency (>80%) ug maayo nga sheet resistensya ingon man sa maayo kaayo nga environmental kalig-on [7]. Ang ITO mao ang importante tungod kay ang tanan nga mga sangkap niini anaa sa duol-hingpit nga proporsyon. Ang ratio sa gibag-on inubanan sa transparency ug pagsukol maximizes sa mga resulta sa mga electrodes [7]. Ang bisan unsa nga pag-usab-usab sa ratio negatibo nga makaapekto sa mga electrodes ug sa ingon sa performance. Pananglitan, ang pagdugang sa gibag-on sa electrode pagkunhod transparency ug resistensya, nga mosangpot sa performance degradation. Bisan pa, ang ITO usa ka limitado nga kapanguhaan nga dali nga magamit. Ang panukiduki nagpadayon aron makapangita usa ka alternatibo nga dili lamang makab-otITO, apan gilauman nga molabaw sa performance sa ITO [7].
Ang mga materyales sama sa polymer substrates nga giusab uban sa transparent conductive oxides mitubo sa pagkapopular hangtud karon. Ikasubo, kini nga mga substrates gipakita nga brittle, matig-a ug bug-at, nga hilabihan nga pagkunhod sa pagka-flexible ug performance [7]. Ang mga tigdukiduki nagtanyag og solusyon sa gamit ang flexible fiber-like solar cells isip electrode replacements.Ang usa ka fibrous nga baterya naglangkob sa usa ka electrode ug duha ka managlahi nga metal nga mga wire nga gituis ug gihiusa uban sa usa ka aktibo nga materyal sa pag-ilis sa electrode [7]. Ang mga solar cell nagpakita sa saad tungod sa ilang gaan nga gibug-aton , apan ang problema mao ang kakulang sa contact area tali sa metal nga mga wire, nga makapamenos sa contact area ug sa ingon moresulta sa degraded photovoltaic performance [7].
Ang mga hinungdan sa kalikopan dako usab nga motibasyon alang sa padayon nga panukiduki.Sa pagkakaron, ang kalibutan nagsalig pag-ayo sa dili mabag-o nga mga gigikanan sa enerhiya sama sa fossil fuel, coal ug lana.Pagbalhin sa pokus gikan sa dili mabag-o nga gigikanan sa enerhiya ngadto sa nabag-o nga gigikanan sa enerhiya, lakip ang solar energy, usa ka kinahanglanon nga puhunan para sa umaabot.Kada adlaw milyon-milyon nga mga tawo ang nag-charge sa ilang mga telepono, kompyuter, laptop, smartwatches ug tanan nga mga elektronik nga aparato, ug ang paggamit sa among mga panapton aron ma-charge kini nga mga aparato pinaagi lang sa paglakaw makapakunhod sa among paggamit sa mga fossil fuel. trivial sa gamay nga sukod sa 1 o bisan 500 ka mga tawo, kung gi-scale hangtod sa napulo ka milyon mahimo kini nga makunhuran ang atong paggamit sa fossil fuel.
Ang mga solar panel sa mga solar power plant, lakip ang mga gitaod sa ibabaw sa mga balay, nahibal-an nga makatabang sa paggamit sa renewable energy ug pagpakunhod sa paggamit sa fossil fuels, nga gigamit gihapon pag-ayo.Amerika.Usa sa mga dagkong problema sa industriya mao ang pag-angkon og yuta sa pagtukod niini nga mga umahan.Ang usa ka kasagaran nga panimalay makasuporta lamang sa usa ka piho nga gidaghanon sa mga solar panel, ug ang gidaghanon sa mga solar nga umahan limitado.Sa mga lugar nga adunay igo nga luna, kadaghanan sa mga tawo kanunay nga nagduha-duha sa pagtukod ug usa ka bag-ong solar power plant tungod kay kini permanente nga nagsira sa posibilidad. ug potensyal sa ubang mga oportunidad sa yuta, sama sa bag-ong mga negosyo.Adunay usa ka dako nga gidaghanon sa mga floating photovoltaic panel installations nga makamugna og dako nga kantidad sa elektrisidad bag-o lang, ug ang nag-unang kaayohan sa naglutaw nga solar farm mao ang pagkunhod sa gasto [8]. wala gigamit ang yuta, dili kinahanglan nga mabalaka bahin sa gasto sa pag-install sa ibabaw sa mga balay ug mga bilding.Posible nga ibutang kini nga mga umahan sa natural nga mga lawas sa tubig.Ang mga artipisyal nga reservoir adunay daghang mga bentaha nga dili kasagaran sa kadagatan [9]. Ang hinimo sa tawo nga mga reservoir dali nga madumala, ug sa nangaging mga imprastraktura ug mga dalan, ang mga umahan mahimo ra nga ma-install. Ang naglutaw nga solar nga mga umahan gipakita usab nga labi ka produktibo kaysa sa land-based solar farms tungod sa mga kausaban sa temperatura tali sa tubig ug yuta [9]. performance sa solar panel conversion rates.Samtang ang temperatura dili makontrol kung unsa kadaghan sa kahayag sa adlaw ang madawat sa usa ka panel, kini makaapekto kung unsa kadaghan ang enerhiya nga imong madawat gikan sa kahayag sa adlaw.Sa ubos nga kusog (ie, mas bugnaw nga temperatura), ang mga electron sa sulod sa solar panel anaa sa usa ka resting state, ug unya kon ang kahayag sa adlaw moigo, sila makaabot sa usa ka excited state [10].ht makapahinam niini nga mga electron, apan mahimo usab nga init. Kung ang kainit sa palibot sa solar panel mopakusog sa mga electron ug ibutang kini sa ubos nga excited nga kahimtang, ang boltahe dili ingon kadako kung ang kahayag sa adlaw moigo sa panel [10]. Tungod kay ang yuta mosuhop ug mobuga init nga mas sayon kay sa tubig, ang mga electron sa usa ka solar panel sa yuta lagmit nga anaa sa usa ka mas taas nga excited nga kahimtang, ug unya ang solar panel nahimutang sa o duol sa usa ka lawas sa tubig nga mas bugnaw. Dugang panukiduki nagpamatuod nga ang makapabugnaw nga epekto sa ang tubig sa palibot sa naglutaw nga mga panel makatabang sa pagmugna og 12.5% nga dugang nga enerhiya kaysa sa yuta [9].
Sa pagkakaron, ang mga solar panel nagtagbo lamang sa 1% sa mga panginahanglan sa enerhiya sa America, apan kung kini nga mga solar farm gitanom sa hangtod sa ikaupat nga bahin sa hinimo sa tawo nga mga reservoir sa tubig, ang mga solar panel makatagbo sa hapit 10% sa mga panginahanglanon sa enerhiya sa America. Sa Colorado, diin naglutaw. ang mga panel gipaila sa labing dali nga panahon, ang duha ka dagkong mga reservoir sa tubig sa Colorado nawad-an og daghang tubig tungod sa pag-alisngaw, apan pinaagi sa pag-instalar niini nga mga floating panel, ang mga reservoir napugngan nga mamala ug ang kuryente namugna [11]. Bisan usa ka porsyento sa tawo -Gihimo nga mga reservoir nga adunay mga solar farm igo na nga makamugna ug labing menos 400 gigawatts nga kuryente, igo nga makagahum sa 44 bilyon nga LED nga bombilya sa sobra sa usa ka tuig.
Gipakita sa Figure 4a ang pagtaas sa kuryente nga gihatag sa floating solar cell nga may kalabotan sa Figure 4b. Samtang adunay pipila nga naglutaw nga solar farm sa miaging dekada, nakahimo gihapon sila og dako nga kalainan sa power generation.Sa umaabot, kung naglutaw nga solar farms mahimong mas abunda, ang kinatibuk-ang enerhiya nga gihimo giingon nga triple gikan sa 0.5TW sa 2018 ngadto sa 1.1TW sa katapusan sa 2022.[12].
Sa kalikopan, kining mga naglutaw nga solar farm mapuslanon kaayo sa daghang paagi. Dugang pa sa pagkunhod sa pagsalig sa fossil fuel, ang solar farm makapakunhod usab sa gidaghanon sa hangin ug kahayag sa adlaw nga makaabot sa ibabaw sa tubig, nga mahimong makatabang sa pagbag-o sa klima [9]. umahan nga makapamenos sa gikusgon sa hangin ug direkta nga kahayag sa adlaw nga moigo sa tubig sa labing menos 10% mahimong makabawi sa tibuok dekada sa global warming [9]. Sa termino sa biodiversity ug ekolohiya, walay dagkong negatibong epekto ang makita. Ang mga panel makapugong sa kusog nga hangin kalihokan sa ibabaw sa tubig, sa ingon pagkunhod sa erosion sa tampi sa suba, pagpanalipod ug pagdasig sa mga tanom.[13]. Walay tino nga mga resulta kon ang marine life maapektuhan, apan ang mga lakang sama sa shell-filled bio-hut nga gihimo sa Ecocean adunay gipaunlod ubos sa photovoltaic panels aron posibleng makasuporta sa kinabuhi sa dagat.[13].Usa sa mga nag-unang gikabalak-an sa padayon nga panukiduki mao ang posibleng epekto sa food chain tungod sa pag-instalar sa mga imprastraktura sama saphotovoltaic panels sa bukas nga tubig kay sa hinimo sa tawo nga mga reservoir.Samtang ang gamay nga kahayag sa adlaw mosulod sa tubig, kini hinungdan sa pagkunhod sa rate sa photosynthesis, nga miresulta sa usa ka dako nga pagkawala sa phytoplankton ug macrophytes. Uban sa pagkunhod niini nga mga tanom, ang epekto sa mga mananap ubos sa kadena sa pagkaon, ug uban pa, mosangpot sa mga subsidyo alang sa mga organismo sa tubig [14]. Bisan tuod kini wala pa mahitabo, kini makapugong sa dugang nga posibleng kadaot sa ekosistema, usa ka dakong disbentaha sa naglutaw nga solar nga mga umahan.
Tungod kay ang adlaw mao ang atong labing dako nga tinubdan sa enerhiya, mahimong lisud ang pagpangita og mga paagi sa paggamit niini nga enerhiya ug sa paggamit niini sa atong mga komunidad. Bag-ong mga teknolohiya ug mga inobasyon nga anaa matag adlaw naghimo niini nga posible.Samtang adunay dili daghan nga masul-ob solar-powered nga mga sinina sa pagpalit o naglutaw nga solar nga mga umahan nga bisitahan karon, kana wala magbag-o sa kamatuoran nga ang teknolohiya wala’y dako nga potensyal o usa ka masanag nga kaugmaon. Ang naglutaw nga mga solar cell adunay taas nga paagi nga moadto sa usa ka kahulugan sa wildlife nga mahimong kasagaran sama sa mga solar panel sa ibabaw sa mga balay.Ang masul-ob nga mga solar cell adunay taas nga dalan sa dili pa kini mahimong komon sama sa mga sinina nga atong gisul-ob kada adlaw. sinina.Samtang ang teknolohiya nag-uswag sa umaabot nga mga dekada, ang potensyal sa solar nga industriya walay katapusan.
Mahitungod sa Raj Shah Si Dr. Raj Shah usa ka direktor sa Koehler Instrument Company sa New York, diin siya nagtrabaho sulod sa 27 ka tuig. Siya usa ka kauban nga gipili sa iyang mga kauban sa IChemE, CMI, STLE, AIC, NLGI, INSMTC, Institute of Physics, Institute of Energy Research ug ang Royal Society of Chemistry. Ang nakadawat sa ASTM Eagle Award nga si Dr. Shah bag-o lang nag-co-edit sa bestselling nga “Fuels and Lubricants Handbook,” mga detalye nga anaa sa ASTM's Long Awaited Fuels and Lubricants Handbook, 2nd Edition – Hulyo 15, 2020 – David Phillips – Artikulo sa Balita sa Industriya sa Petro – Petro Online (petro-online.com)
Si Dr. Shah adunay PhD sa Chemical Engineering gikan sa Penn State University ug Fellow sa Chartered School of Management, London.Usa usab siya ka Chartered Scientist sa Scientific Council, usa ka Chartered Petroleum Engineer sa Energy Institute ug usa ka UK Engineering Council.Dr.Si Shah bag-o lang gipasidunggan isip usa ka Distinguished Engineer ni Tau beta Pi, ang kinadak-ang engineering society sa United States. Naa siya sa advisory boards sa Farmingdale University (Mechanical Technology), Auburn University (Tribology), ug Stony Brook University (Chemical Engineering/ Mga Materyal nga Science ug Engineering).
Si Raj usa ka adjunct nga propesor sa Department of Materials Science ug Chemical Engineering sa SUNY Stony Brook, nagpatik sa kapin sa 475 ka mga artikulo ug aktibo sa natad sa enerhiya sulod sa kapin sa 3 ka tuig. Dugang nga impormasyon sa Raj makita sa Koehler Instrument Company's Director napili isip Fellow sa International Institute of Physics Petro Online (petro-online.com)
Si Ms. Mariz Baslious ug Mr. Blerim Gashi mga estudyante sa chemical engineering sa SUNY, ug si Dr. Raj Shah ang nangulo sa external advisory board sa unibersidad. Si Mariz ug Blerim kabahin sa nagkadako nga internship program sa Koehler Instrument, Inc. sa Holtzville, NY, nga nag-awhag sa mga estudyante sa pagkat-on og dugang mahitungod sa kalibutan sa alternatibong teknolohiya sa enerhiya.
Oras sa pag-post: Peb-12-2022
