O celulă solară activată de Soare şi ploaie

Tehnologia celulelor solare câştigă popularitate în rândul ţărilor care sunt în căutarea unor surse alternative de energie. În afară de faptul că este mai ieftină, asigură, de asemenea, o sursă sigură de energie pentru locurile asociate cu energie solară puternică.

Razele Soarelui sunt captate de celule solare plasate în panouri situate în locaţii luminate natural pe o durată mai lungă de timp. Principalul inamic al acestei tehnologii îl reprezintă ploaia. După ce este udată, capacitatea unităţii de a genera energie este mult redusă.

Celulele solare, de asemenea, nu sunt prea eficiente când avem abundenţă de nori, astfel încât în zonele climatice care implică multe precipitaţii nu este recomandată utilizarea acestui tip de sursă alternativă de energie.

O echipa de oameni de ştiinţă de la Ocean University of China (Qingdao) şi Yunnan Normal University (Kunming) a fost capabilă să dezvolte o nouă celulă solară flexibilă care poate obţine energie chiar şi atunci când este udă.

Aceasta conţine, pe lângă materialele şi compoziţia obişnuită a unei celule clasice, un strat suplimentar de grafen, o formă bidimensională de atomi de carbon, legaţi între ei în forma unui fagure.

Aranjamentul atomic din grafen permite electronilor să se deplaseze liber pe suprafaţa sa. În cazul în care mediul este apos, aceşti electroni pot lega ionii încărcaţi pozitiv din sărurile prezente în lichid, pentru că, lucru bine cunoscut, apa de ploaie nu este pură. În aceste condiţii, particulele de apă care rămân pe suprafaţa celulei ar servi de fapt ca un condensator natural. Electronii din grafen ar separa ionii pozitivi şi negativi din apa de ploaie şi s-ar crea un sistem dublu strat electric, electroni/cationi (AKA pseudocondensator). Într-un pseudocondensator, electronii se deplasează dintr-o parte în alta, în scopul de a echilibra încărcarea. Diferenţa de energie dintre aceste straturi este suficient de puternică încât să genereze energie electrică.

Noua celulă solară poate funcţiona în continuare ca celulă solară regulată, dar odată ce se schimbă vremea şi picăturile de ploaie încep să scadă, poate folosi sistemul de colectare a energiei pe bază de grafen.

Oamenii de ştiinţă chinezi au folosit apă de ploaie simulată pentru a testa noua celulă solară în laborator.

Pe baza testelor, noua tehnologie de celule solare are o eficienţă de conversie solar-electricitate de 6,53%, spre deosebire de 22,5 procente întâlnită la cele mai noi tipuri de celulele solare. În lumea reală, concentraţia sărurilor nefiind o constantă, procentul poate varia, dar în limite nesemnificative.

Noul concept poate ghida proiectarea de celule solare avansate pentru toate anotimpurile.

Vasilis Fthenakis, cercetător principal şi profesor la Universitatea Columbia, SUA, care nu a participat la proiect, consideră că, în cazul în care costurile suplimentare ale tehnologie şi potenţialele pierderi optice ale acestor celule solare nu depăşesc beneficiile energiei captate pe timp de ploaie, ea ar putea fi utilizată în viitorul apropiat pentru zonele cu o climă care nu este asociată cu energie solară abundentă.

Pierderea optică se referă la energia potenţială pierdută de celule solare prin, de exemplu, reflexie sau transmisie.