Nova hibridna solarna ćelija prikuplja energiju Sunca i kiše
Solarni paneli uskoro će generirati energiju kretanja kišnih kapi
Solarna energija postaje sveprisutna u suvremenom svijetu, no ipak ima jedan nedostatak, a to je izrazito oblačno i kišovito vrijeme. Tim kineskih inženjera razvio je hibridnu solarnu ćeliju koja može proizvoditi električnu energiju po sunčanom i kišnom vremenu, koristeći triboelektrični učinak za prikupljanje energije kretanja kišnih kapi po površini panela.
Kako smo već ranije izvještavali, pojedini kritičari solarne energije tvrde da solarni paneli ne proizvode električnu energiju tijekom oblačnih dana. Međutim, dokazano je kako solarni paneli i tijekom oblačnih dana mogu proizvoditi 10-25 posto od uobičajene količine električne energije koju proizvode tijekom sunčanih razdoblja, kao i da iznimno toplo vrijeme ne znači nužno i veću proizvodnju električne energije.
Kineski inženjeri su otišli ipak još jedan korak dalje i razvili novu hibridnu solarnu ćeliju koja proizvodi električnu energiju čak i tijekom kišnih dana, koristeći energiju kretanja kišnih kapi po površini panela! Triboelektrični nanogeneratori (TENG) generiraju električnu energiju trenjem između dva materijala, u ovom slučaju kretanjem kišnih kapi po površini panela, kada nastaje statički elektricitet. Ovaj način proizvodnje električne energije već je pronašao praktičnu primjenu u iskorištavanju energije nastale kretanjem, trenjem ili vibracijom odjeće, kotača automobila, podova ili dodirnih zaslona.
U ovom slučaju, istraživači su iskoristili kretanje kišnih kapi koje su klizile površinom solarne ćelije. Kako bi to postigli, dodali su dva polimerna sloja za stvaranje TENG-a na vrhu fotonaponske ćelije. Gornji sloj sastoji se od polimera koji se zove poli(dimetil-siloksan) (PDMS), dok je donji sloj izrađen od poli(3,4-etilendioksitiofena): poli (stiren-sulfonata) (PEDOT: PSS). Da bi se poboljšala učinkovitost oba sloja, polimeri se najprije oblikuju s utorima tako da ih utisnu uz uzorak s podatkovne strane DVD-a.
Gornji sloj aktivira se kada kapi kiše padnu i klize niz ćeliju, dovodeći polimer u kontakt s donjim slojem. PEDOT: PSS sloj djeluje kao uzajamna elektroda provodeći energiju između TENG-a i solarne ćelije. Da bi fotonaponska stanica funkcionirala i tijekom sunčanog vremena, oba polimerna sloja su prozirna.
Tijekom ispitivanja otkriveno je kako je uređaj imao napon kratkog spoja od oko 33 nanoampera [nA] i napon otvorenog kruga od oko 2,14 V. To nisu osobito velike vrijednosti, ali dovoljno je za dokaz da koncept djeluje i može se prilagoditi.
Ovo nije prvi put da su istraživači eksperimentirali s TENG-ovima kako bi solarne ćelije bile korisnije tijekom oblačnih i kišnih vremenskih uvjeta, ali istraživački tim tvrdi kako su razvili uređaj jednostavnijeg dizajna, koji je pored toga manje glomazan i lakši za proizvodnju od ostalih.
Kao što je vidljivo iz priloženog videa, istraživači Američkog kemijskog društva istražuju i nove premaze koji mogu odbiti vodu s površina automobila, prozora, pa i cipela. Tim istraživača nedavno je razvio način usmjeravanja vode, a studija je objavljena u časopisu ACS Applied Materials & Interfaces.
Istraživanje je objavljeno u časopisu ACS Nano.
Izvor: American Chemical Society