Forskare i USA och Saudiarabien har utnyttjat förmågan hos både en solcell och ett batteri i en enhet – ett "solflödesbatteri" som suger upp solljus och effektivt lagrar det som kemisk energi för senare användning vid behov. Deras forskning, publicerad 27 september i tidskriften Chem , skulle kunna göra elektricitet mer tillgänglig i avlägsna delar av världen.

Medan solljus alltmer har blivit attraktivt som en ren och riklig energikälla, det har en uppenbar begränsning - det finns bara så mycket solljus per dag, och vissa dagar är mycket soligare än andra. För att hålla solenergi praktiskt, detta betyder att efter att solljus omvandlas till elektrisk energi, den måste förvaras. Normalt krävs det två enheter – en solcell och ett batteri – men solenergiflödesbatteriet är utformat för att fungera som båda.

"Jämfört med separerad solenergiomvandling och elektrokemiska energilagringsenheter, kombinera funktionerna hos separerade enheter till en enda, integrerad enhet kan vara en mer effektiv, skalbar, kompakt, och kostnadseffektivt tillvägagångssätt för att utnyttja solenergi, säger Song Jin, en professor i kemi vid University of Wisconsin-Madison. Jin och hans team utvecklade enheten i samarbete med Jr-Hau He, en professor i elektroteknik vid King Abdullah University of Science and Technology (KAUST) i Saudiarabien.

Solflödesbatteriet har tre olika lägen. Om energi behövs direkt, den kan fungera som en solcell och omedelbart omvandla solljus till elektricitet. Annat, enheten kan ta upp solenergi om dagen och lagra den som kemisk energi för att senare leverera den som elektricitet när natten faller eller himlen blir molnig. Enheten kan även laddas med elektrisk energi om det behövs, precis som ett vanligt batteri. Teamets senaste modell för solflödesbatterier kan lagra och leverera el från solenergi mer effektivt än någon annan integrerad enhet som finns för närvarande.

Jin tror att solflödesbatteriet kan hjälpa till att överskrida begränsningarna för elnätet genom att göra elektricitet mer lättillgänglig för människor som bor på landsbygden och tillhandahålla en alternativ energikälla när traditionella elektriska system misslyckas.

"Dessa integrerade solflödesbatterier kommer att vara särskilt lämpliga som distribuerade och fristående solenergiomvandling och lagringssystem på avlägsna platser och möjliggör praktisk elektrifiering utanför nätet, säger Jin.

Att tillverka nuvarande solenergibatterier är fortfarande för dyrt för verkliga marknader, men Jin tror på enklare design, billigare solcellsmaterial, och tekniska framsteg kan bidra till att minska kostnaderna i framtiden. Och även om den nuvarande modellen är relativt effektiv, teamet har planer på att ytterligare förbättra sin design. En del av den nuvarande enhetens spänning kommer fortfarande att gå till spillo - vilket betyder att forskarna kan behöva justera redoxarterna och fotoelektrodmaterialen som arbetar tillsammans för att omvandla solenergiinmatning till elektrisk effekt. Men Jin tror att med ytterligare forskning, solflödesbatterier kan snart vara praktiska.

"Vi tror att vi så småningom skulle kunna nå 25% effektivitet genom att använda framväxande solmaterial och ny elektrokemi, " säger Jin. "Vid detta effektivitetsintervall, utan att använda de dyra solcellerna, det borde vara ganska konkurrenskraftigt med andra förnybara energitekniker. Då tror jag att kommersialisering kan vara möjlig."