ได้รับแรงบันดาลใจจากโครงสร้างสีรุ้งในธรรมชาติแสดงให้เห็นว่าพวกเขาสามารถรวมผลึกเหลวแบบพิเศษเข้ากับเทคนิคการพิมพ์ 3 มิติมาตรฐาน สร้างอุปกรณ์ “พิมพ์ 4 มิติ” ที่ตอบสนองต่อสภาพแวดล้อมที่เปลี่ยนแปลง กว่าหลายล้านปี สิ่งมีชีวิตจำนวนมากได้พัฒนาโครงสร้างระดับจุลภาคในกายวิภาคของพวกมัน ซึ่งทำให้พวกมันเปลี่ยนสีเป็นสีรุ้งสดใสเพื่อตอบสนองต่อสิ่งเร้า เมื่อเร็ว ๆ นี้
นักวิจัย
ได้พัฒนาหมึกพิมพ์ที่เปลี่ยนสีได้ในลักษณะเดียวกัน และได้เริ่มทดลองโดยผสมผสานเข้ากับโครงสร้างการพิมพ์ 3 มิติเทคโนโลยีนี้ได้รับการขนานนามว่าการพิมพ์ 4 มิติ โดยที่มิติที่สี่แสดงถึงการเปลี่ยนแปลงโครงสร้างหลังการพิมพ์ที่ผันกลับได้และแปรผันตามเวลา เทคนิคหนึ่งที่ใช้กันอย่างแพร่หลาย
ในการพิมพ์ 4 มิติคือการฝากหมึกลงบนโครงสร้างที่พิมพ์ 3 มิติโดยตรง วิธีการนี้สามารถรองรับวัสดุได้หลายประเภท รวมถึงช่วงอุณหภูมิการพิมพ์ ความเร็ว และการออกแบบพาธที่หลากหลายผลึกเหลวตอบสนองต่อการเปลี่ยนแปลงของสิ่งแวดล้อม ประเภทของหมึกที่มีแนวโน้มดีเป็นพิเศษสำหรับการพิมพ์ 4
มิติคือผลึกเหลวชนิดโคเลสเตอรอล (ChLCs) ในผลึกเหลวทั่วไป โมเลกุลจะไหลเหมือนของเหลวในขณะที่ยังคงปรับทิศทางตัวเองเหมือนผลึกแข็ง ใน ChLCs โมเลกุลที่จัดเรียงตามชั้นแนวตั้งหลายชั้นสามารถใช้โครงสร้างเกลียวในทิศทางของพวกมันได้ สิ่งสำคัญคือ โครงสร้างเหล่านี้
สามารถเปลี่ยนแปลงได้ง่ายและผันกลับได้เพื่อตอบสนองต่อการมีน้ำ สารประกอบทางเคมีบางชนิด และแรงเชิงกล ซึ่งทั้งหมดนี้จะเปลี่ยนคุณลักษณะทางแสงของมันในการศึกษาของพวกเขา ซึ่งพวกเขาอธิบายไว้โซลและเพื่อนร่วมงานได้รับแรงบันดาลใจจากด้วงหนวดยาว ที่เปลี่ยนสีเป็นสีรุ้งเพื่อตอบสนอง
ต่อความชื้น เพื่อสร้างผลกระทบนี้ซ้ำ นักวิจัยได้รวมหมึก ChLC ลงบนด้านหลังของด้วงที่พิมพ์แบบ 3 มิติ จากนั้นจึงรักษาชั้นนี้ด้วยกรดในลักษณะที่โครงสร้างผลึกของมันจะตอบสนองต่อความชื้นในสภาวะที่มีความชื้นสูง หมึกจะพองตัว สิ่งนี้เปลี่ยนแปลงโครงสร้างโมเลกุลที่วนเป็นเกลียว
ทำให้สีรุ้ง
สดใสของด้วงเปลี่ยนจากสีเขียวเป็นสีแดง เมื่อไล่ความชื้นออกแล้ว หมึกก็กลับคืนสู่โครงสร้างเดิม และด้วงก็เปลี่ยนเป็นสีเขียวอีกครั้งกรณีเปิดและปิดในการทดลองแบบคู่ขนาน Sol และเพื่อนร่วมงานพิมพ์เปลือกหอยเชลล์แบบเปิดจากวัสดุอีลาสโตเมอร์ ChLC ที่มีแนวโน้มที่จะบวมในความชื้นสูง จากนั้น
ที่เลิกใช้แล้ว มีความเชี่ยวชาญในเรื่องนี้ บริษัทได้พัฒนากระบวนการที่ใช้ตรายางเพื่อพิมพ์อาร์เรย์ของเซลล์ขนาดเล็กจำนวนมหาศาลแบบขนาน โดยแต่ละเซลล์จะถูกปิดทับด้วยเลนส์ขนาดเล็กผลลัพธ์ที่ดีที่สุดมาจากการซ้อนเซลล์ GaAs ที่มีทางแยกสองทางซ้อนทับเซลล์สามทางที่แยกจาก InP
โดยแยกด้วยไดอิเล็กตริกโพลิเมอร์ที่บางมาก กระแสไฟฟ้าไม่สามารถผ่านฟิล์มโพลิเมอร์นี้ได้ ดังนั้นจึงมีการเชื่อมต่อไฟฟ้าแยกกันเพื่อแยกกระแสออกจากแต่ละเซลล์โดยอิสระ แม้ว่าสิ่งนี้จะเพิ่มจำนวนการเชื่อมต่อทางไฟฟ้าเป็นสองเท่า แต่ก็ช่วยลดความจำเป็นในการจับคู่กระแสไฟฟ้าระหว่างอุปกรณ์ทั้งสอง
การยกเลิกข้อจำกัดนี้ทำให้มีอิสระมากขึ้นในการออกแบบ ซึ่งอาจทำให้แนวทางนี้ท้าทายประสิทธิภาพของอุปกรณ์ที่ทำลายสถิติของ NREL ภายใต้ความเข้มข้นสูง การทำงานที่ดวงอาทิตย์ 92 ดวงภายใต้การส่องสว่างซึ่งเลียนแบบในอวกาศ อุปกรณ์ล่าสุดของทีมซึ่งยังคงได้รับการปรับปรุงอย่างเต็มที่
มีประสิทธิภาพ 35.5%ต่อ 50%นักวิจัยของ NREL รู้ว่าต้องทำอะไรเพื่อทำลายอุปสรรค 50% เป้าหมายที่พวกเขากำลังไล่ล่าคือการลดแนวต้านในอุปกรณ์ของพวกเขาลง 10 เท่าเพื่อให้มีค่าใกล้เคียงกับที่พบในลูกพี่ลูกน้องสามและสี่ทางแยก พวกเขายังตระหนักดีถึงความจำเป็นในการลดต้นทุนในการผลิตเซลล์
หลายส่วนที่ซับซ้อนดังกล่าวนอกจากนี้ ทีมที่นำในฟินแลนด์ก็กำลังไล่ตามเป้าหมายประสิทธิภาพ 50% เช่นกัน Guina และเพื่อนร่วมงานกำลังติดตามการออกแบบที่จับคู่ขัดแตะที่มีจุดแยกมากถึง 8 จุด ซึ่งรวมถึงมากถึง 4 จุดจากระบบวัสดุแปลกใหม่ที่รู้จักกัน ซึ่งเป็นส่วนผสมของอินเดียม แกลเลียม สารหนู
และแอนติโมไนด์
บวกกับอีกไม่กี่เปอร์เซ็นต์ ของไนโตรเจนไนไตรด์เจือจางนั้นยากที่จะเติบโต ย้อนกลับไปในทศวรรษที่ 1990 โรงไฟฟ้าอิเล็กทรอนิกส์สัญชาติเยอรมันพัฒนาเลเซอร์โดยใช้วัสดุนี้ แต่ไม่เคยประสบความสำเร็จในเชิงพาณิชย์ เมื่อเร็ว ๆ นี้ ที่แยกออกจากมหาวิทยาลัยสแตนฟอร์ด
ได้แสดงศักยภาพของวัสดุนี้ในเซลล์แสงอาทิตย์ แม้ว่าการเริ่มต้นจะล้มเหลวเมื่อ CPV ล้มเหลว แต่อุปกรณ์ที่ผลิตโดยบริษัทก็คว้าบันทึกประสิทธิภาพพลังงานแสงอาทิตย์ในปี 2554 และฟื้นคืนชีพอีกครั้งในปี 2555 ด้วยการออกแบบสามทางแยก Guina และเพื่อนร่วมงานอยู่ในตำแหน่งที่ดีที่จะนำเทคโนโลยี
ของตนไปให้ไกลยิ่งขึ้น พวกเขามีความคืบหน้าในการผลิตเซลล์ย่อยไนไตรด์เจือจางทั้งสี่ที่จำเป็นสำหรับการผลิตอุปกรณ์ที่ทำลายสถิติ และตอนนี้ความพยายามของพวกเขามุ่งเน้นไปที่การปรับจุดเชื่อมต่อพลังงานสูงให้เหมาะสม การทำงานของทีมล่าช้าเนื่องจากการแพร่ระบาดของโควิด-19
เชื่อว่าวิธีการดังกล่าวสามารถทำลายอุปสรรค 50% และอาจเพิ่มมาตรฐานให้สูงถึง 54%ยังคงมีคำถามของแรงผลักดันอย่างไรก็ตาม การขาดความสนใจเชิงพาณิชย์ใน CPV บนบกอาจกระตุ้นให้ Guina เปลี่ยนทิศทางและมุ่งเน้นไปที่การไล่ตามบันทึกของเซลล์อวกาศโดยไม่มีสมาธิ
การวิจัยเซลล์แสงอาทิตย์แบบหลายทางแยกส่วนใหญ่ในปัจจุบันไม่ได้มุ่งเน้นที่การผลิตกระแสไฟฟ้าบนโลก ดังนั้นในขณะที่เป้าหมาย 50% นั้นใกล้เข้ามามาก แต่ก็อาจไม่ถูกทำลายในเร็วๆ นี้ ทีมรักษาด้านหนึ่งของกระดองด้วยแสงเพื่อกำจัดการตอบสนองต่อความชื้น ในขณะที่รักษาอีกด้านหนึ่งด้วยกรด
credit: sellwatchshop.com kaginsamericana.com NeworleansCocktailBlog.com coachfactoryoutletswebsite.com lmc2web.com thegillssell.com jumpsuitsandteleporters.com WagnerBlog.com moshiachblog.com
