Įprastos saulės panelės turi vieną akivaizdų trūkumą – vos tik užslenka debesys ir pradeda lyti, jų efektyvumas krenta. Tačiau mokslininkai iš Sevilijos universitetas ir Ispanijos nacionalinė mokslinių tyrimų taryba pristatė sprendimą, kuris gali pakeisti žaidimo taisykles: hibridinę saulės plokštę, gebančią gaminti elektrą tiek iš saulės šviesos, tiek iš lietaus lašų.
Rezultatai paskelbti mokslo žurnale Nano Energy, ir jie skamba kaip iš mokslinės fantastikos – bet tai reali laboratorinė fizika.
Elektrą generuoja net lietaus lašo smūgis
Naujoji technologija paremta perovskitiniais saulės elementais. Perovskitas – tai sintetinė kristalinė medžiaga, pasižyminti itin geru šviesos sugėrimu ir palyginti maža gamybos kaina, lyginant su tradiciniais silicio moduliais. Problema ta, kad perovskitai jautrūs drėgmei ir temperatūros svyravimams. Lietus jiems iki šiol buvo priešas.
Tyrėjai šią silpną vietą pavertė privalumu. Ant saulės elemento paviršiaus jie uždėjo maždaug 100 nanometrų storio apsauginę plėvelę, suformuotą naudojant plazmos technologiją. Ši plėvelė atlieka dvi funkcijas: apsaugo nuo aplinkos poveikio ir tuo pačiu veikia kaip triboelektrinis sluoksnis.
Triboelektrinis efektas – tai reiškinys, kai elektra susidaro dėl trinties ar sąlyčio. Kai lietaus lašas atsitrenkia į paviršių, jo kinetinė energija per nanogeneratorių paverčiama elektros srove. Laboratoriniai bandymai parodė, kad vieno lašo smūgis gali sukurti iki 110 voltų įtampą. Srovė nedidelė, tačiau jos pakanka maitinti mažus jutiklius ar LED grandines.
Energija net debesuotą dieną
Didžiausias šios technologijos privalumas – energijos gamyba tada, kai klasikinės saulės panelės praranda efektyvumą. Debesuotomis ar lietingomis dienomis perovskitinė sistema vis tiek gali generuoti elektros impulsus iš kritulių.
Tai nereiškia, kad lietus taps pagrindiniu energijos šaltiniu. Tačiau hibridinis modelis leidžia išnaudoti daugiau atmosferos energijos formų. Saulė – fotonai. Lietus – kinetinė energija. Abu šaltiniai tame pačiame įrenginyje.
Stabilumas ekstremaliomis sąlygomis
Tyrėjai taip pat pademonstravo, kad apsauginė plėvelė išlieka stabili esant ilgam vandens poveikiui, temperatūros ciklams ir didelei drėgmei. Tai itin svarbu, nes būtent aplinkos veiksniai iki šiol stabdė perovskitų komercinį proveržį.
Jei laboratoriniai rezultatai bus sėkmingai perkelti į pramoninę gamybą, tokios panelės galėtų būti naudojamos daiktų interneto sprendimuose: aplinkos stebėjimo jutikliuose, meteorologinėse stotyse, išmaniojo miesto infrastruktūroje ar tiksliajame žemės ūkyje. Ypač ten, kur panelių keitimas brangus ar sudėtingas.
Ar tai pakeis energetiką?
Kol kas tai ankstyvos stadijos technologija. 110 voltų įtampa iš vieno lašo skamba įspūdingai, tačiau svarbu atskirti įtampą nuo galios – pastaroji priklauso ir nuo srovės stiprio. Masinei energetikai vien lietaus neužteks. Tačiau kaip papildomas mikroenergijos šaltinis – tai itin intriguojantis sprendimas.
Energijos gamyba iš saulės jau tapo norma. Jei mokslininkams pavyks komercializuoti šią hibridinę sistemą, galbūt ateityje net lietinga diena taps produktyvi – ne tik romantikams, bet ir elektros tinklams.
Šaltinis: dagensps.se
