A printable, flexible, organic solar cell | Hannah Bürckstümmer

Перекладач: Svitlana Zapolskykh Утверджено: Khrystyna Romashko

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

Думаю, ви помітили, що на мені різне взуття.

It probably looks funny --

Можливо, це виглядає дивно.

it definitely feels funny --

Мені трохи ніяково,

but I wanted to make a point.

але це – для демонстрації ідеї.

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

Черевик на моїй лівій нозі ідеальний мені за розміром.

meaning we humans consume less natural resources

Ми споживаємо менше природних ресурсів,

than our planet can regenerate,

ніж наша планета може відтворити,

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

і виробляємо менше вуглекислого газу, ніж наші ліси та океани можуть поглинути.

That's a stable and healthy condition.

Це стабільні і здорові умови.

Today's situation is more like my other shoe.

На сьогодні ситуація більше схожа на мій інший черевик.

It's way oversized.

Він мені завеликий.

At the second of August in 2017,

Другого серпня 2017 року

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

ми вже використали всі ресурси, які наша планета могла відновити за цей рік.

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

Це те ж саме, що витратити всі свої гроші до 18 числа місяця,

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

а потім взяти кредит для того, щоб прожити решту часу.

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

Ви можете робити це кілька місяців поспіль,

but if you don't change your behavior,

але якщо ви не зміните свою поведінку,

sooner or later, you will run into big problems.

рано чи пізно потрапите в халепу.

We all know the devastating effects of this excessive exploitation:

Всі ми знаємо про руйнівні наслідки такої надмірної експлуатації:

global warming,

глобальне потепління,

rising of the sea levels,

підвищення рівня моря,

melting of the glaciers and polar ice,

танення льодовиків та полярного льоду,

increasingly extreme climate patterns and more.

екстремальні зміни кліматичних умов та багато іншого.

The enormity of this problem really frustrates me.

Масштабність цієї проблеми мене засмучує.

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

Ще більше бентежить те, що проблему можна вирішити,

but we keep doing things like we always did.

але ми продовжуємо робити так, як звикли.

Today I want to share with you

Сьогодні я хочу розказати вам,

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

як нові сонячні технологіі можуть забезпечити наше майбутнє.

Buildings consume about 40 percent of our total energy demand,

Будівлі споживають близько 40 відсотків енергії від загального обсягу.

so tackling this consumption

Вирішення цієї проблеми

would significantly reduce our climate emissions.

значно зменшить викиди.

A building designed along sustainable principles

Будівля, створена за екологічними принципами,

can produce all the power it needs by itself.

може цілком забезпечити себе енергією.

To achieve this,

Для досягнення цього

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

спочатку потрібно максимально зменшити споживання,

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

наприклад, добре утеплюючи стіни або вікна.

These technologies are commercially available.

Ці технології доступні.

Then you need energy for warm water and heating.

Потрібна енергія для підігріву води та опалення.

You can get this in a renewable way from the sun

Можна використовувати відновлювану енергію сонця

through solar-thermal installations

на сонячних термальних установках,

or from the ground and air, with heat pumps.

або енергію землі та повітря через теплові помпи.

All of these technologies are available.

Усі ці технології доступні.

Then you are left with the need for electricity.

Потрібна лише електрика.

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

Існує декілька способів отримання відновлюваної електроенергії,

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

але скільки будинків ви бачили з вітряком на даху

or a water power plant in the garden?

або водяною електростанцією в саду?

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

Напевно, не так багато, тому що зазвичай це не має сенсу.

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

На дахах та фасадах будівель – багато сонячної енергії.

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

Потенціал її накопичення – величезний.

Let's take Europe as an example.

Візьмемо Європу як приклад.

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

Якщо використати всю площу, яка добре освітлюється сонцем

and they're not overly shaded,

і незатінена,

the power generated by photovoltaics

то кількість генерованої енергії

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

може становити 30 відсотків від загальних потреб.

But today's photovoltaics have some issues.

Але сучасні сонячні батареї небездоганні.

They do offer a good cost-performance ratio,

Вони пропонують гарне співвідношення ціни і якості,

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

але їхній дизайн не ідеальний.

and this makes aesthetics a challenge.

А це вже естетична проблема.

People often imagine pictures like this

Люди часто уявляють собі саме таку картинку

when thinking about solar cells on buildings.

сонячних батарей на будинках.

This may work for solar farms,

Це непоганий варіант,

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

але коли мова йде про будівлі, вулиці й архітектуру,

aesthetics does matter.

естетика має значення.

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

Тому на будівлях на сьогодні не так багато сонячних батарей.

They just don't match.

Вони просто не вписуються.

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

Наша команда працює над цілковито іншою технологією сонячних батарей –

which is called organic photovoltaics or OPV.

органічною фотоелектрикою або ОФЕ.

The term organic describes

Термін органічний означає,

that the material used for light absorption and charge transport

що матеріал, який використовується для поглинання світла та генерації заряду,

are mainly based on the element carbon,

в основному складається з вуглецю,

and not on metals.

а не з металу.

We utilize the mixture of a polymer

Ми використовуємо суміш полімерів,

which is set up by different repeating units,

яка утворена послідовністю одиниць,

like the pearls in a pearl chain,

як перлини у намисті,

and a small molecule which has the shape of a football

і маленьку молекулу, яка нагадує футбольний м’яч,

and is called fullerene.

і називається фулерен.

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

Ці дві сполуки змішуються і розчиняються, утворюючи чорнило.

And like ink,

У вигляді чорнила

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

ними можна друкувати безперервно за допомогою простих методів друку,

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

таких як слот-герметик, на гнучких матеріалах.

The resulting thin layer is the active layer,

У результаті ми отримуємо тонкий активний шар,

absorbing the energy of the sun.

який поглинає енергію сонця.

This active layer is extremely effective.

Цей активний шар надзвичайно ефективний.

You only need a layer thickness of 0.2 micrometers

Достатня товшина шару лише 0,2 мікрометра

to absorb the energy of the sun.

для поглинання сонячної енергії.

This is 100 times thinner than a human hair.

Це в 100 разів тонше, ніж людське волосся.

To give you another example,

Наведемо ще один приклад:

take one kilogram of the basic polymer

візьмемо один кілограм базового полімеру

and use it to formulate the active ink.

і перетворимо його на активне чорнило.

With this amount of ink,

Цієї кількості чорнила

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

достатньо, щоб надрукувати сонячну батарею з футбольне поле.

So OPV is extremely material efficient,

ОФЕ матеріали надзвичайно економні,

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

що є найважливішим для сталого розвитку.

After the printing process,

Після друку

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

ви можете отримати ось такий сонячний модуль.

It looks a bit like a plastic foil

Він трохи схожий на пластикову плівку

and actually has many of its features.

і має схожі властивості.

It's lightweight ...

Він легкий,

it's bendable ...

гнучкий,

and it's semi-transparent.

напівпрозорий.

But it can harvest the energy of the sun outdoors

Він може збирати енергію сонця просто неба

and also of this indoor light,

і у середині приміщення,

as you can see with this small, illuminated LED.

як ви бачите на прикладі цього невеликого світлодіода.

You can use it in its plastic form

Пластиковий сонячний модуль

and take advantage of its low weight and its bendability.

має переваги легкості й гнучкості.

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

Перше – важливо для будівель у тепліших регіонах.

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

Тут дахи не розраховані на додаткові навантаження.

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

Вони не витримають навіть снігу взимку.

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

Тому важкі кремнієві сонячні елементи не можна використовувати,

but these lightweight solar foils are very well suited.

а легкі сонячні батареї добре підходять.

The bendability is important

Гнучкість важлива

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

для поєднання сонячних елементів з мембранною архітектурою.

Imagine the sails of the Sydney Opera as power plants.

Уявіть собі вітрила Сіднейської опери як електростанції.

Alternatively, you can combine the solar foils

Можна також поєднати сонячну фольгу

with conventional construction materials like glass.

зі звичайними будматеріалами, такими як скло.

Many glass facade elements contain a foil anyway,

Багато скляних елементів фасадів містять фольгу

to create laminated safety glass.

у складі безпечного скла.

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

Не складно доповнити будівельний процес ще фольгою,

but then the facade element contains the solar cell

щоб елемент фасаду містив сонячний елемент

and can produce electricity.

і виробляв електрику.

Besides looking nice,

Крім оригінального вигляду,

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

ці інтегровані сонячні елементи мають ще дві важливі переваги.

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

Пам'ятаєте сонячну батарею, прикріплену до даху, яку я вам показувала?

In this case, we install the roof first,

У цьому випадку спочатку встановлюється дах,

and as a second layer, the solar cell.

а потім – сонячний елемент.

This is adding on the installation costs.

Це збільшує витрати на установку.

In the case of integrated solar cells,

Інтегровані сонячні батареї

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

встановлюються як один елемент,

being at the same time the envelope of the building

який одночасно виконує функції покриття будівлі

and the solar cell.

і сонячної батареї.

Besides saving on the installation costs,

Крім економії витрат на встановлення,

this also saves resources,

це також економить ресурси,

because the two functions are combined into one element.

так як дві функції об'єднані в один елемент.

Earlier, I've talked about optics.

Я вже розповідала про ці функції.

I really like this solar panel --

Мені така батарея подобається.

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

Можливо, у нас різні смаки чи різні вподобання в дизайні ...

No problem.

Це не проблема.

With the printing process,

Технології друку

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

можуть з легкістю змінювати форму і дизайн сонячних батарей.

This will give the flexibility to architects,

Це дасть змогу архітекторам,

to planners and building owners,

планувальникам та власникам будівель

to integrate this electricity-producing technology as they wish.

використовувати ці технології на свій розсуд.

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

Хочу підкреслити, що лабораторія не може цього забезпечити.

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

Потрібно ще кілька років для масового прийняття,

but we are at the edge of commercialization,

але ми вже на початку комерціалізації,

meaning there are several companies out there with production lines.

декілька компаній запустили нове виробництво.

They are scaling up their capacities,

Вони нарощують потенціал,

and so are we, with the inks.

як і ми, з чорнилами.

(Shoe drops)

(Черевик падає)

This smaller footprint is much more comfortable.

Той, що мені за розміром – набагато комфортніший.

(Laughter)

(Сміх)

It is the right size, the right scale.

Це – потрібний розмір і масштаб.

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

Ми повинні повернутися до правильних масштабів енергоспоживання.

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

Вуглецево-нейтральні будівлі – це важливий крок.

In Europe,

Європа

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

поставила мету декарбонізувати будівельний фонд до 2050.

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

Я сподіваюся, що органічна фотоелектрика становитиме велику частку.

Here are a couple of examples.

Ось декілька прикладів.

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

Це перша комерційна інсталяція друкованих органічних сонячних елементів.

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

«Комерційна» означає, що вони надруковані на промисловому устаткуванні.

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

Так звані «сонячні дерева» – частина німецького павільйону

at the World Expo in Milan in 2015.

на Всесвітній виставці 2015 року в Мілані.

They provided shading during the day

Вони забезпечили затінення протягом дня

and electricity for the lighting in the evening.

і освітлення ввечері.

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

Вас можливо дивує, чому така була обрана така восьмикутна форма.

Easy answer:

Відповідь проста:

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

архітектори хотіли отримати такий візерунок тіней на підлозі,

and asked for it,

зробили замовлення,

and then it was printed as requested.

їх надрукували відповідно до проекту.

Being far from a real product,

Далека від практичної реальності,

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

ця інсталяція вільної форми захопила уяву запрошених архітекторів

much more than we expected.

This other application is closer to the projects

Таке втілення вже ближче до проектів

and applications we are targeting.

та функцій, на які ми націлені.

In an office building in São Paulo, Brazil,

В офісній будівлі бразильського міста Сан-Паулу

semitransparent OPV panels are integrated into the glass facade,

напівпрозорі органічні сонячні батареї інтегровані у скляний фасад,

serving different needs.

виконують різні функції.

First, they provided shading for the meeting rooms behind.

По-перше, вони забезпечують затінення зал для засідань.

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

По-друге, логотип компанії представлений дуже сучасно.

And of course, electricity is produced,

Звісно, виробляється електроенергія,

reducing the energy footprint of the building.

що зменшує енергетичні потреби цієї споруди.

This is pointing towards a future

Це шлях в майбутнє,

where buildings are no longer energy consumers,

будинки більше не є споживачами енергії,

but energy providers.

вони – її постачальники.

I want to see solar cells seamlessly integrated

Я хочу, щоб сонячні батареї стали органічно інтегрованими

into our building shells

у зовнішні фасади наших будівель

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

у цілях ресурсоефективності та естетики.

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

На дахах кремнієві сонячні батареї залишаться популярними.

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

Але для того, щоб використати потенціал всіх фасадів і площ,

such as semitransparent areas,

наприклад, напівпрозорі площі,

curved surfaces and shadings,

похилі поверхні та затінені області,

I believe organic photovoltaics can offer a significant contribution,

органічні сонячні батареї стануть у нагоді.

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

Вони можуть мати будь-яку форму за бажанням архітекторів та планувальників.

Thank you.

(Applause)

(Оплески)