Создан прототип, генерирующий электричество в тени

Это звучит как что-то из научно-фантастического фильма, но недавно показанный Генератор энергии с эффектом тени (SEG) является работающим прототипом. Увлекательная концепция может помочь нам изменить способ производства возобновляемой энергии в помещении.

SEG использует контраст между тьмой и светом для производства электричества. Он состоит из серии тонких полос золотой пленки на кремниевой пластине, помещенной поверх гибкой пластиковой основы.

Принимая во внимание, что тени обычно являются проблемой для производства возобновляемой солнечной энергии, здесь они фактически используются для выработки электроэнергии. По словам разработчиков, технология, которую дешевле производить, чем обычные солнечные элементы, генерирует небольшое количество энергии и может использоваться, например, для заряда мобильных устройств.

«Тени вездесущи, и мы часто принимаем их как должное», — говорит специалист по материалам Тан Су Чинг из Национального университета Сингапура (NUS). «В обычных фотоэлектрических или оптоэлектронных генераторах, где для питания используется постоянный источник света, присутствие теней нежелательно, поскольку оно ухудшает рабочие характеристики.

»В этой работе мы воспользовались контрастом освещения, вызванным тенями как косвенным источником энергии. Контраст в освещении индуцирует разницу напряжения между теневым и освещенным участками, что приводит к появления электрического тока. Эта новая концепция сбора энергии при наличии теней беспрецедентна».

Именно этот контраст между тенью и светом действительно делает устройство SEG эффективным: при смещении теней генератор энергии с эффектом тени в два раза эффективнее обычных солнечных элементов в тех же условиях.

Когда SEG полностью находится в тени или полностью в свете (когда напряжения на полосах одинаково), он вырабатывает очень мало электричества или вообще ничего.

Команда продемонстрировала, что с проходящими тенями — возможно, вызванными облаками или ветвями деревьев, или просто движением Солнца — устройство способно генерировать достаточно энергии (1,2 В) для запуска цифровых часов. Характеристики могут быть улучшены в будущем.

«Мы также обнаружили, что оптимальная площадь поверхности для выработки электроэнергии — это когда половина элемента SEG освещена, а другая половина в тени, поскольку дает достаточно места для генерации и сбора заряда соответственно», — говорит физик Эндрю Ви из NUS.

SEG также выполняет функцию датчика: он может регистрировать проходящие над ним тени, записывая движение проходящих мимо объектов. Это может иметь различные применения, например, в подключенных устройствах «умный дом», и даже может использоваться для создания датчиков с автономным питанием.

Однако предстоит еще много работы — исследователи теперь хотят снизить стоимость своей SEG, возможно, заменив золотую пленку другим материалом.

Исследование было опубликовано в журнале Energy & Environmental Science.