
Неудивительно, что солнечная энергия очень полезна, но у нее есть один существенный недостаток – неспособность работать в облачную погоду. Команда китайских инженеров преодолела этот недостаток, разработав гибридный солнечный элемент, который может производить электричество как от солнца, так и от дождя. Он использует трибоэлектрический эффект для сбора энергии движения капель дождя на своей поверхности. Трибоэлектрические наногенераторы (ТЭНГ) создают заряд от трения двух материалов, когда они трутся друг о друга. Это известно как статическое электричество.
Может быть много практических применений для сбора энергии от движения или вибрации через одежду, автомобильные колеса, пол или сенсорные экраны. Чтобы создать гибридную ячейку, исследователи воспользовались движением капель дождя, которые выходили с поверхности солнечной ячейки. Для этого они сформировали ТЭНГ поверх фотоэлемента, добавив вместе два слоя полимера. Верхний слой состоит из полимера, известного как полидиметилсилоксан (ПДМС). Нижний слой состоит из поли (3,4-этилендиокситиофена), полистиролсульфоната (PEDOT: PSS). Чтобы повысить производительность обоих слоев, сначала полимеризуют полимеры с помощью канавок, нанося их как на стороне данных DVD.
Верх мыса активируется, когда на него падает капля воды и начинает катиться. Это приводит полимер в контакт с нижним слоем. Пленка PEDOT: PSS действует как взаимный электрод между TENG и солнечным элементом. Это проводит электричество от TENG к солнечному элементу. Чтобы фотоэлемент функционировал на солнце, слои должны быть прозрачными.
Устройство имеет максимальный ток короткого замыкания примерно 33 нА и максимальное напряжение холостого хода 2,14 В. Это не очень высоко, однако этого достаточно, чтобы продемонстрировать концепцию работы. Исследователи экспериментировали с TENG, чтобы сделать клетки более полезными при любых погодных условиях. Команда заявила, что устройство имеет более простую, менее громоздкую конструкцию и может быть легко изготовлено, чем другие солнечные элементы.