Даже самые современные и эффективные солнечные панели становятся практически бесполезными, когда начинает идти дождь. Но скоро это может измениться благодаря гибридной солнечной ячейке, которая может собирать энергию как от солнечного света, так и от капель дождя.
Ключевой частью системы является трибоэлектрический наногенератор или TENG, устройство, которое создает электрический заряд от трения двух материалов. Как и в случае со статическим электричеством все дело в сдвиге электронов.
TENG может извлекать энергию от множества вещей, таких как автомобильные шины, едущие по дороге, или материалы одежды, трущиеся друг в друга. В случае новых солнечных элементов — это движение капель дождя по солнечной панели.
Конечным результатом, установленным учеными из Университета Сучжоу в Китае, стала ячейка, которая работает даже в дождливую погоду.
— Наши исследования демонстрируют новую концепцию использования энергии при различных погодных условиях, — говорится в опубликованной статье.
Идея использования TENG не является совершенно новой, но нужно было разработать систему, которая была бы не слишком сложной или тяжелой. В этом случае для создания TENG на верхней части фотоэлектрической ячейки использовали два полимерных слоя.
Исследователи также добавили канавки на один из полимеров, используя отпечатки с обычных DVD-дисков, которые мы используем дома для просмотра фильмов, чтобы повысить эффективность сбора энергии.
В тестах слои текстурированного полимера действовали как взаимный электрод как для TENG, так и для лежащей под ней солнечной панели. Они проводят энергию между двумя устройствами, когда падают капли дождя, заставляют слои контактировать.
Дополнительные слои были прозрачными, что все еще позволяло собирать солнечную энергию, но не так эффективно, как это было бы без дополнительных слоев сверху.
Следующей задачей ученых является увеличение количества электроэнергии, которая может быть сгенерированна, что позволило бы сделать проект коммерчески жизнеспособным.
Еще в 2016 году команде из Океанского университета Китая удалось выработать электричество из капель дождя, падающих на солнечную панель.
Они сделали это, добавив дополнительный графеновый слой. Ученым удалось заставить ионы связываться с графеном, который действовал как псевдоконденсатор после отделения положительно заряженных ионов в соленом дожде.
Главный недостаток, как и в этом новом исследовании, заключался в том, чтобы генерировать достаточное количество электроэнергии для работы и за пределами лаборатории.