Door een transparante nanogenerator aan een siliciumzonnecel te bevestigen, onderzoekers hebben een apparaat ontworpen dat zonne-energie oogst in zonnige omstandigheden en de mechanische energie van vallende regendruppels in regenachtige omstandigheden. De dubbele functionaliteit kan een manier zijn om energie te oogsten met een grotere consistentie te midden van constant veranderende weersomstandigheden.

De onderzoekers, Yuqiang Liu et al., aan de Soochow Universiteit in China, hebben een artikel over het hybride apparaat gepubliceerd in een recent nummer van: ACS Nano .

Het hybride apparaat bestaat uit een conventionele siliciumzonnecel en een tribo-elektrische nanogenerator (TENG), die de mechanische energie van vallende regendruppels omzet in elektriciteit. Hoewel eerder onderzoek heeft aangetoond dat deze twee soorten apparaten kunnen worden aangesloten met een extra draad, in het nieuwe ontwerp zijn de zonnecel en TENG geïntegreerd door een onderlinge elektrode te delen.

"De grootste doorbraak in dit werk is dat een geïntegreerde generator bestaande uit een zonnecel en een TENG werd gedemonstreerd door een wederzijdse elektrode te delen, " vertelde co-auteur Zhen Wen aan de Soochow University: Phys.org . "Vergeleken met eerder werk, het eenvoudige ontwerp van de onderlinge elektrode vermindert het aantal functionele lagen, wat de output-efficiëntie aanzienlijk verbetert."

De gedeelde elektrode resulteert niet alleen in een compacter ontwerp, maar het biedt ook voordelen voor zowel de zonnecel als TENG. Vooral, de TENG beschermt de zonnecel door als een waterdichte barrière te fungeren en voorkomt dat water het silicium binnendringt. Het getextureerde elektrodeoppervlak onderdrukt ook in hoge mate ongewenste lichtreflectie, het verbeteren van licht oogsten. Verder, het gestructureerde oppervlak resulteert in een groter contactoppervlak tussen de TENG en vallende regendruppels, wat de algehele prestaties van de nanogenerator verbetert.

Een uitdaging die nog moet worden aangepakt, is het kleine nadeel dat de zonnecel en TENG niet tegelijkertijd kunnen functioneren.

"Door het ontwerp van de onderlinge elektrode, de zonnecel en nanogenerator kunnen niet samenwerken, "Zei Wen. "Dus als er een sunshower is (zonneschijn en regendruppels verschijnen tegelijkertijd), we moeten één functie van de hybride generator opgeven. Maar ik denk niet dat dat vaak het geval is."

In de toekomst, de onderzoekers zijn van plan om de integratie van het hybride apparaat in elektronische kleding te onderzoeken.

"Door het unieke ontwerp, het heeft voordelen dat het lichtgewicht is en een hoog rendement heeft, " Zei Wen. "We ontwerpen nu een vezelvormig apparaat en verwachten ze samen te weven als een stof. Mijn wens is om kleding te maken die elektriciteit kan opwekken uit zonneschijn en regendruppels, en vervolgens deze elektriciteit gebruiken om draagbare elektronische apparaten van stroom te voorzien."

© 2018 Fys.org