A printable, flexible, organic solar cell | Hannah Bürckstümmer

Переводчик: Anonina Bosser Редактор: Yulia Kallistratova

You may have noticed that I'm wearing two different shoes.

Вы, возможно, заметили, что на мне надета разная обувь.

It probably looks funny --

Это, возможно, выглядит забавно —

it definitely feels funny --

это определённо необычно, —

but I wanted to make a point.

но я хотела бы объяснить.

Let's say my left shoe corresponds to a sustainable footprint,

Предположим, что моя левая туфля соответствует устойчивому воздействию,

meaning we humans consume less natural resources

означающему, что мы, люди, потребляем меньше натуральных ресурсов,

than our planet can regenerate,

чем наша планета может восстановить,

and emit less carbon dioxide than our forests and oceans can reabsorb.

и выделяем меньше углекислого газа, чем наши леса и океаны могут поглотить.

That's a stable and healthy condition.

Это стабильное и здоровое состояние.

Today's situation is more like my other shoe.

Сегодняшняя ситуация больше похожа на этот ботинок.

It's way oversized.

Она чересчур большого размера.

At the second of August in 2017,

Второго августа 2017 года

we had already consumed all resources our planet can regenerate this year.

мы уже потребили все ресурсы, которые планета может восстановить в этом году.

This is like spending all your money until the 18th of a month

Это как потратить все свои деньги до 18-го числа месяца,

and then needing a credit from the bank for the rest of the time.

а потом нуждаться в кредите от банка на оставшееся время.

For sure, you can do this for some months in a row,

Конечно, вы можете так поступать месяц за месяцем,

but if you don't change your behavior,

но если вы не измените своё поведение,

sooner or later, you will run into big problems.

рано или поздно у вас возникнут большие проблемы.

We all know the devastating effects of this excessive exploitation:

Нам известны разрушительные последствия такой чрезмерной эксплуатации:

global warming,

глобальное потепление,

rising of the sea levels,

повышение уровня моря,

melting of the glaciers and polar ice,

таяние ледников,

increasingly extreme climate patterns and more.

всё более частые экстремальные погодные явления и многое другое.

The enormity of this problem really frustrates me.

Грандиозность этой проблемы очень меня расстраивает.

What frustrates me even more is that there are solutions to this,

Но ещё больше меня расстраивает то, что при наличии решений этих проблем

but we keep doing things like we always did.

мы продолжаем себя вести, как обычно.

Today I want to share with you

Сегодня я хочу поделиться с вами тем,

how a new solar technology can contribute to a sustainable future of buildings.

как новая солнечная технология может внести вклад в устойчивое будущее зданий.

Buildings consume about 40 percent of our total energy demand,

Здания потребляют около 40 процентов от общего энергетического спроса,

so tackling this consumption

поэтому решение этого

would significantly reduce our climate emissions.

может значительно сократить выбросы в атмосферу.

A building designed along sustainable principles

Здание, разработанное на принципах устойчивости,

can produce all the power it needs by itself.

может само производить всю необходимую ему энергию.

To achieve this,

Чтобы достичь этого,

you first have to reduce the consumption as much as possible,

сначала нужно сократить её потребление насколько это возможно

by using well-insulated walls or windows, for instance.

посредством теплоизоляционных стен и окон, например.

These technologies are commercially available.

Эти технологии доступны.

Then you need energy for warm water and heating.

Затем нужна энергия для горячей воды и отопления.

You can get this in a renewable way from the sun

Вы можете получить её возобновляемым способом из солнца

through solar-thermal installations

через гелиотермические установки

or from the ground and air, with heat pumps.

или из грунта и воздуха через тепловые насосы.

All of these technologies are available.

Все эти технологии есть в наличии.

Then you are left with the need for electricity.

Тогда у вас остаётся потребность в электричестве.

In principle, there are several ways to get renewable electricity,

Как правило, существует несколько путей получения возобновляемой электроэнергии,

but how many buildings do you know which have a windmill on the roof

но как много вы знаете зданий, оснащённых ветряной мельницей на крыше

or a water power plant in the garden?

или водяной электростанцией в саду?

Probably not so many, because usually, it doesn't make sense.

Вероятно, не так много, потому что обычно в этом нет смысла.

But the sun provides abundant energy to our roofs and facades.

Но солнце поставляет избыточную энергию на наши крыши и фасады.

The potential to harvest this energy at our buildings' surfaces is enormous.

Потенциал добычи этой энергии из поверхности зданий колоссален.

Let's take Europe as an example.

Возьмём, например, Европу.

If you would utilize all areas which have a nice orientation to the sun

Если вы воспользуетесь всей площадью, повёрнутой к солнцу,

and they're not overly shaded,

и которая не слишком затемнена,

the power generated by photovoltaics

энергия, произведённая благодаря фотовольтаике,

would correspond to about 30 percent of our total energy demand.

будет соответствовать около 30 процентам от нашей общей потребности в энергии.

But today's photovoltaics have some issues.

Но у сегодняшней фотовольтаики есть некоторые проблемы.

They do offer a good cost-performance ratio,

У неё хорошие технико-экономические показатели,

but they aren't really flexible in terms of their design,

но она ограничена с точки зрения дизайна,

and this makes aesthetics a challenge.

что бросает вызов эстетике.

People often imagine pictures like this

Люди часто представляют такие картинки,

when thinking about solar cells on buildings.

когда думают о солнечных батареях на зданиях.

This may work for solar farms,

Это годится для солнечных электростанций,

but when you think of buildings, of streets, of architecture,

но когда вы думаете о зданиях, об улицах, об архитектуре,

aesthetics does matter.

внешний вид имеет значение.

This is the reason why we don't see many solar cells on buildings today.

Это та причина, по которой мы не видим множество солнечных батарей на зданиях.

They just don't match.

Они просто несовместимы.

Our team is working on a totally different solar-cell technology,

Наша команда работает над абсолютно другой технологией солнечных батарей,

which is called organic photovoltaics or OPV.

которая называется органическая фотовольтаика или OPV.

The term organic describes

Термин «органическая» объясняет,

that the material used for light absorption and charge transport

что материал, используемый для поглощения света,

are mainly based on the element carbon,

основан на элементарном углероде,

and not on metals.

не на металлах.

We utilize the mixture of a polymer

Мы используем смесь полимера,

which is set up by different repeating units,

созданного из разных повторяющихся единиц,

like the pearls in a pearl chain,

как жемчужины в цепочке жемчуга,

and a small molecule which has the shape of a football

и маленькой молекулы, которая имеет форму футбольного мяча

and is called fullerene.

и зовётся фуллереном.

These two compounds are mixed and dissolved to become an ink.

Смесь этих двух веществ растворена, чтобы превратиться в чернила.

And like ink,

И, как и чернила,

they can be printed with simple printing techniques like slot-die coating

они могут быть напечатаны с помощью простой техникой печати

in a continuous roll-to-roll process on flexible substrates.

в продолжительном многослойном процессе на гибких материалах.

The resulting thin layer is the active layer,

Получившийся в результате тонкий слой активен,

absorbing the energy of the sun.

он поглощает энергию солнца.

This active layer is extremely effective.

Этот активный слой невероятно эффективен.

You only need a layer thickness of 0.2 micrometers

Вам необходим лишь слой толщиной 0,2 микрометра,

to absorb the energy of the sun.

чтобы поглощать энергию солнца.

This is 100 times thinner than a human hair.

Это в 100 раз тоньше человеческого волоса.

To give you another example,

Или, например,

take one kilogram of the basic polymer

возьмите один килограмм основного полимера

and use it to formulate the active ink.

и используйте его, чтобы разработать чернила.

With this amount of ink,

С таким количеством чернил

you can print a solar cell the size of a complete football field.

вы можете напечатать солнечную батарею размером с целое футбольное поле.

So OPV is extremely material efficient,

Таким образом, OPV чрезвычайно материалоэффективна,

which I think is a crucial thing when talking about sustainability.

что, я думаю, очень важно, когда мы говорим об устойчивости.

After the printing process,

После процесса печати

you can have a solar module which could look like this ...

у вас получится солнечный модуль, который может выглядеть вот так...

It looks a bit like a plastic foil

Выглядит немного как пластиковая плёнка

and actually has many of its features.

и в самом деле имеет много её функций.

It's lightweight ...

Он лёгкий...

it's bendable ...

Он гибкий...

and it's semi-transparent.

и полупрозрачный.

But it can harvest the energy of the sun outdoors

Но он может собирать энергию от солнца снаружи

and also of this indoor light,

и также от освещения внутри,

as you can see with this small, illuminated LED.

как видно по этой маленькой светящейся LED-лампочке.

You can use it in its plastic form

Его можно применять в форме пластика

and take advantage of its low weight and its bendability.

и воспользоваться его лёгкостью и гибкостью.

The first is important when thinking about buildings in warmer regions.

Первое довольно важно, когда мы говорим о зданиях в тёплых регионах.

Here, the roofs are not designed to bear additionally heavy loads.

Здесь крыши не способны выдержать дополнительный тяжёлый груз.

They aren't designed for snow in winter, for instance,

Они не предназначены для снега зимой, например,

so heavy silicon solar cells cannot be used for light harvesting,

тяжёлые силиконовые солнечные батареи не могут быть использованы для сбора,

but these lightweight solar foils are very well suited.

но эти легковесные солнечные батареи очень хорошо подходят.

The bendability is important

Гибкость важна,

if you want to combine the solar cell with membrane architecture.

когда вы хотите соединить солнечные батареи с мембранной архитектурой.

Imagine the sails of the Sydney Opera as power plants.

Представьте паруса Сиднейского оперного театра в качестве электростанций.

Alternatively, you can combine the solar foils

Также можно совместить эти солнечные плёнки

with conventional construction materials like glass.

с материалами обычного строительства, такими как стекло.

Many glass facade elements contain a foil anyway,

Многие стеклянные фасады содержат в себе плёнку

to create laminated safety glass.

для создания многослойного защитного стекла.

It's not a big deal to add a second foil in the production process,

Не так уж сложно добавить второй слой плёнки в производственный процесс,

but then the facade element contains the solar cell

зато потом облицовка будет содержать солнечную батарею

and can produce electricity.

и сможет производить электричество.

Besides looking nice,

Помимо хорошего внешнего вида,

these integrated solar cells come along with two more important benefits.

эти интегрированные солнечные батареи имеют ещё два важных преимущества.

Do you remember the solar cell attached to a roof I showed before?

Помните солнечные батареи на крыше, которые я показывала ранее?

In this case, we install the roof first,

В этом случае мы сначала устанавливаем крышу,

and as a second layer, the solar cell.

и вторым слоем — солнечные батареи.

This is adding on the installation costs.

Это дополнительные расходы установки.

In the case of integrated solar cells,

В случае интегрированных солнечных батарей

at the site of construction, only one element is installed,

на строительной площадке устанавливается только один элемент,

being at the same time the envelope of the building

служащий одновременно и покрытием здания,

and the solar cell.

и солнечной батареей.

Besides saving on the installation costs,

Помимо экономии на монтаже,

this also saves resources,

мы также сохраняем ресурсы,

because the two functions are combined into one element.

потому что две функции соединены в одном элементе.

Earlier, I've talked about optics.

Ранее я говорила о внешнем виде.

I really like this solar panel --

Мне очень нравится эта солнечная панель,

maybe you have different taste or different design needs ...

но, возможно, у вас другой вкус или требования к дизайну...

No problem.

Без проблем.

With the printing process,

С процессом печати

the solar cell can change its shape and design very easily.

солнечная батарея может менять форму и дизайн очень легко.

This will give the flexibility to architects,

Это даёт свободу действий архитекторам,

to planners and building owners,

планировщикам и владельцам зданий,

to integrate this electricity-producing technology as they wish.

чтобы внедрить эту энергодобывающую технологию, как им захочется.

I want to stress that this is not just happening in the labs.

Я хочу подчеркнуть, что это происходит не только в лабораториях.

It will take several more years to get to mass adoption,

Уйдёт несколько лет, чтобы достичь широкого применения,

but we are at the edge of commercialization,

но мы на краю коммерциализации,

meaning there are several companies out there with production lines.

иначе говоря, существует несколько компаний с линией производства.

They are scaling up their capacities,

Они наращивают свою производительность,

and so are we, with the inks.

и то же делаем и мы, с чернилами.

(Shoe drops)

(Падает туфля)

This smaller footprint is much more comfortable.

Меньшее воздействие более удобное.

(Laughter)

(Смех)

It is the right size, the right scale.

Это правильный размер, правильный масштаб.

We have to come back to the right scale when it comes to energy consumption.

Мы должны вернуться к должному масштабу, когда дело касается потребления энергии.

And making buildings carbon-neutral is an important part here.

И здания с нулевым балансом выбросов углерода — её важная часть.

In Europe,

В Европе

we have the goal to decarbonize our building stock [by] 2050.

у нас есть цель обезуглеродить наш жилищный фонд к 2050 году.

I hope organic photovoltaics will be a big part of this.

Я надеюсь, что органическая фотовольтаика станет важной частью этого.

Here are a couple of examples.

Вот несколько примеров.

This is the first commercial installation of fully printed organic solar cells.

Это первая коммерческая установка из напечатанных органических фотоэлементов.

"Commercial" means that the solar cells were printed on industrial equipment.

«Коммерческая» означает, что они были напечатаны на промышленном оборудовании.

The so-called "solar trees" were part of the German pavilion

Так называемые «солнечные деревья» были частью немецкого павильона

at the World Expo in Milan in 2015.

на Экспо-2015 в Милане.

They provided shading during the day

Они предоставляли затенение в течение дня

and electricity for the lighting in the evening.

и электроэнергию для освещения вечером.

You may wonder why this hexagonal shape was chosen for the solar cells.

Вы можете спросить, почему была выбрана шестигранная форма.

Easy answer:

Ответ прост:

the architects wanted to have a specific shading pattern on the floor

архитекторы хотели иметь особую схему затенения на полу

and asked for it,

и попросили об этом,

and then it was printed as requested.

а потом она была напечатана как просили.

Being far from a real product,

Будучи далёкой от реального продукта,

this free-form installation hooked the imagination of the visiting architects

эта установка, принимающая любую форму, зацепила воображение архитекторов

much more than we expected.

гораздо больше, чем мы думали.

This other application is closer to the projects

Это другой пример, который гораздо ближе проектам

and applications we are targeting.

и применениям, на которые мы нацелены.

In an office building in São Paulo, Brazil,

В офисном здании в Сан-Паулу, Бразилия,

semitransparent OPV panels are integrated into the glass facade,

полупрозрачные OPV-панели интегрированы в стеклянный фасад

serving different needs.

и служат разным нуждам.

First, they provided shading for the meeting rooms behind.

Во-первых, они затеняют находящиеся за ними помещения для собраний.

Second, the logo of the company is displayed in an innovative way.

Во-вторых, логотип компании отображается новаторским способом.

And of course, electricity is produced,

И, конечно, производится электричество,

reducing the energy footprint of the building.

сокращая энергетические затраты от здания.

This is pointing towards a future

Это определяет путь к будущему,

where buildings are no longer energy consumers,

где здания являются не потребителями энергии,

but energy providers.

а их источником.

I want to see solar cells seamlessly integrated

Я хочу видеть солнечные батареи, эффективно интегрированные

into our building shells

в наш жилищный фонд,

to be both resource-efficient and a pleasure to look at.

чтобы быть и ресурсоэффективными, и приятными на вид.

For roofs, silicon solar cells will often continue to be a good solution.

Для крыш силиконовые солнечные батареи будут по-прежнему хорошим решением.

But to exploit the potential of all facades and other areas,

Но чтобы использовать потенциал всех фасадов и всех площадей,

such as semitransparent areas,

таких как полупрозрачные области,

curved surfaces and shadings,

кривые поверхности и затенения,

I believe organic photovoltaics can offer a significant contribution,

я верю, что органическая фотовольтаика может предложить значительный вклад,

and they can be made in any form architects and planners will want them to.

и она может принять любую форму, которую хотят архитекторы и планировщики.

Thank you.

Спасибо.

(Applause)

(Аплодисменты)