Испански учени създадоха универсален соларен панел, който работи при слънце и дъжд

Испански учени от Института по материалознание и технологии (ICMS) в Севиля са разработили необичайна хибридна слънчева клетка на основата на перовскит, която може да преобразува едновременно в електричество както слънчевата радиация, така и енергията на падащите дъждовни капки. Технологията съчетава класическия фотоволтаичен ефект за слънчевата светлина с трибоелектричен ефект за дъждовните капки. По същество това е решение за всякакви метеорологични условия.

Основната идея е очевидна и се състои в създаването на многофункционално устройство, което работи най-добре при непостоянни метеорологични условия, особено в региони с чести валежи. Дизайнът на клетката използва слой от перовскит за генериране на енергия от слънцето, а върху него е нанесен тънък слой от флуориран полимер CFₓ, който притежава едновременно няколко важни свойства: висока прозрачност (над 90%), хидрофобност и способност за трибоелектрично генериране.

Този защитен слой, плазмено нанесен при стайна температура във вакуум предпазва чувствителния перовскит от влага, като същевременно му позволява да събира енергия при попадане на капки. Когато дъждовна капка се удари в повърхността и се отдели, се получава контакт и разделяне на зарядите между материалите, което генерира електрически импулс.

Експерименталните образци показаха фотоволтаична ефективност от 17,9%.

Трибоелектричната част на устройството показа впечатляваща производителност, като напрежението на празен ход достигна 110 V на капка и максималната плътност на мощността е около 4 mW/m². В хибриден режим при осветяване с яркост, равна на половината от тази на слънцето (500 W/m²), се постига плътност на тока на късо съединение от 11,6 mA/m² и пиково напрежение от дъждовните капки до 12 V. Изследователите създават и демонстрационен модел, при който хибридната клетка зарежда суперкондензатор и захранва светодиодна лента чрез преобразувател.

Разработката, осъществена в рамките на проектите 3DScavengers и Drop Ener и подкрепена от Европейския съвет за научни изследвания и фонда Next Generation открива перспективата за по-универсални слънчеви панели. Макар че слънчевата светлина все още осигурява основния принос за генерирането, допълнителната енергия от дъжда ускорява зареждането на устройствата за съхранение при облачно време. Въпреки това разширяването на технологията отвъд лабораторните прототипи остава предизвикателство и изисква допълнителни изследвания.

Изследователите са публикували своите открития в статия, озаглавена „Water-resistant hybrid perovskite solar cell – drop triboelectric energy harvester“ публикувана в Nano Energy.