تولید الکتریسیته از نور خورشید و حرکت قطرات باران
امروزه استفاده از انرژی خورشیدی یکی از گرینه های مفید و بسیار مقرون به صرفه می باشد که کمترین آلایندگی را برای محیط زیست دارد، هرچند که در بسیاری کشورها هنوز هم اولویت اول استفاده از انرژی خورشیدی نیست! با این حال، یک تیم از مهندسان چینی نوعی سلول خورشیدی ترکیبی ساخته اند که می تواند علاوه بر تولید الکتریسیته از نور خورشید از حرگت قطرات باران بر روی سطح سلول ها نیز با استفاده از خاصیت triboelectric الکتریسیته تولید کند.
نانو ژنراتورهای تریبوالکتریک (TENGs) مخلوط دو ماده است که می تواند از اصطکاک با سطح ایجاد شده الکتریسیته ساکن تولید کند. از این نانو ژنراتور های تریبوالکتریک امروزه می توان به صورت علمی به واسطه حرکت و یا ارتعاش از طریق لباس، چرخ های ماشین، کفپوش یا صفحه های لمسی الکتریسیته تولید کرد.
از همین قابلیت دانشمندان چینی توانسته اند از حرکت قطرات باران بر روی سطحی که با همین نانو ژنراتور ها ساخته شده هم الکتریسیته تولید کنند. برای انجام این کار، آنها دو لایه پلیمری را برای ایجاد یک TENG در بالای سلول خورشیدی فتوولتائیک اضافه کردند. لایه بالای پلیمری به نام polydimethylsiloxane (PDMS) و لایه پایینی از poly(3,4-ethylenedioxythiophene):poly(styrenesulfonate) (PEDOT:PSS) ساخته شده است. برای بهبود عملکرد هر لایه، پلیمرها ابتدا با شیارهایی مشابه آنچه در دستگاه DVD برای نوشتن اطلاعات استفاده می شود ایجاد کردند.
زمانی که قطره آب بر روی لایه بالای می افتد و حرکت می کند، باعث می شود که تماس ببین این پلیمر با لایه پایینی برقرار شود و الکتریسیته تولید شود. صفحه PEDOT: PSS به عنوان یک الکترود متقابل بین TENG و سلول خورشیدی عمل می کند و انرژی تولید شده را در خود حفظ می کند. برای اطمینان از اینکه سلول فوتوولتاییک نیز بتواند نور خورشید را به الکتریسیته تبدیل کند نیز هر دو لایه پلیمری را شفاف ساختند.
طبق گفته تیم سازنده، این دستگاه توانایی تولید جریان پیک خازنی در حدود ۳۳ نانومتر را با ولتاژ حدود ۲٫۱۴ ولت دارا می باشد.
این نخستین بار نیست که محققان با استفاده از TENG در آزمایشگاه الکتریسیته تولید کرده اند، اما این تیم تحقیقاتی می گوید سلول های خورشیدی که توسط این روش تولید شده اند می توانند در هر شرایط آب و هوایی الکتریسیته تولید کنند.
این تحقیق در مجله ACS Nano منتشر شده است.
منبع: انجمن شیمی آمریکا