Zonne-energie zit in de lift. Veel technische vooruitgang heeft zonnecellen de afgelopen jaren behoorlijk efficiënt en betaalbaar gemaakt. Een groot nadeel blijft dat zonnecellen geen stroom produceren als het regent. Dit kan veranderen, echter:In het journaal Angewandte Chemie , Chinese onderzoekers hebben nu een nieuwe aanpak geïntroduceerd om een ​​zonnecel voor alle weersomstandigheden te maken die wordt geactiveerd door zowel zonlicht als regendruppels.

Voor de omzetting van zonne-energie in elektriciteit, het team van de Ocean University of China (Qingdao) en Yunnan Normal University (Kunming, China) een zeer efficiënte kleurstof-gesensibiliseerde zonnecel ontwikkeld. Om regen ook elektriciteit te laten produceren, ze bedekten deze cel met een flinterdun laagje grafeen.

Grafeen is een tweedimensionale vorm van koolstof waarin de atomen zijn gebonden tot een honingraatrangschikking. Het kan gemakkelijk worden bereid door de oxidatie, afschilfering, en daaropvolgende reductie van grafiet. Grafeen wordt gekenmerkt door zijn ongebruikelijke elektronische eigenschappen:het geleidt elektriciteit en is rijk aan elektronen die vrij over de hele laag kunnen bewegen (gedelokaliseerd). In waterige oplossing, grafeen kan positief geladen ionen binden met zijn elektronen (Lewis zuur-base interactie). Deze eigenschap wordt gebruikt in op grafeen gebaseerde processen om loodionen en organische kleurstoffen uit oplossingen te verwijderen.

Dit fenomeen inspireerde onderzoekers die met Qunwei Tang werkten om grafeenelektroden te gebruiken om stroom te verkrijgen uit de impact van regendruppels. Regendruppels zijn geen zuiver water. Ze bevatten zouten die uiteenvallen in positieve en negatieve ionen. De positief geladen ionen, inclusief natrium, calcium, en ammoniumionen, kan binden aan het grafeenoppervlak. Op het contactpunt tussen de regendruppel en het grafeen, het water wordt verrijkt met positieve ionen en het grafeen wordt verrijkt met gedelokaliseerde elektronen. Dit resulteert in een dubbele laag van elektronen en positief geladen ionen, een functie die bekend staat als een pseudocondensator. Het potentiaalverschil dat met dit fenomeen gepaard gaat, is voldoende om een ​​spanning en stroom te produceren.