Tittar på din mobiltelefon, du inser att batteriet är lågt, vilket innebär att du måste ta en lång promenad till stan för att betala pengar för att ladda enheten. När du kommer hem, det börjar bli mörkt. Du tänder fotogenlampan som kastar ett svagt sken över rummet. En betydande del av din inkomst förbränns av lampan, och det avger skadliga gaser. Att andas samma luft som din brinnande lampa kan motsvara att röka flera paket cigaretter om dagen.

Detta scenario verkar främmande för de flesta människor som bor i USA, men det är en vanlig verklighet för många människor som lever i utvecklingsländerna. En möjlig lösning är att använda off-grid förnybara energikällor som solenergi för att generera el för belysning och laddning på plats.

Under 2019 American Physical Society March Meeting i Boston denna vecka, Beth Parks kommer att presentera en design som hennes team skapade som ökar mängden solljus som fångas upp av en solcell, öka sin energiproduktion med nästan en tredjedel.

"I Uganda, mellan 20 och 25 procent av människor har ingen tillgång till el, sa Parks, en docent vid Colgate University. "En solcell ger tillräckligt med energi för att driva lampor och ladda mobiltelefoner och radioapparater. Detta är en enorm förbättring av livskvaliteten."

Medan solpaneler erbjuder en ren källa till förnybar energi, de är vanligtvis monterade på en fast ram och endast optimalt orienterade mot solen under specifika timmar på dygnet.

Parks såg tidigare en design för en ram som skulle göra det möjligt för solpanelen att spåra solen med hjälp av hängande vikter. Men designen hade inte testats för att se hur den faktiskt fungerade. Det hade inte heller optimerats för överkomliga priser för att säkerställa kommersiell lönsamhet och adoption.

Under sitt år på ett Fulbright-stipendium i Uganda, hon arbetade med studenter vid Mbarara University of Science and Technology för att designa en ram med metallrör som en lokal svetsare lätt kunde skaffa och montera.

"Vi har skapat en ram med hjälp av billiga material som gör att solpanelerna kan spåra solens båge hela dagen, ", sade Parks. "Detta tillvägagångssätt kan göra solenergi mer överkomligt för hushåll och småföretag i utvecklingsländerna."

I hennes design, en hink med stenar placeras på den västra sidan av ramen och en hink med vatten placeras på den östra sidan. Genom att använda en kontrollerad läcka från vattenhinken, vikten skiftar och panelen roterar långsamt från öst till väst under hela dagen.

Parks och hennes team testade designen under 20 slumpmässiga dagar i Uganda. Solcellen på den rörliga ramen fångade 30 procent mer solljus än den stationära solcellen på samma plats.

"Om denna ram antas, det har potential att skapa en liten industri för lokalsamhället, " sa Parks.

Enligt Parks, kostnaden för systemet – solcellen, batteri, laddare och ram – är cirka 10 procent mindre än ett jämförbart solcellssystem på taket. Detta förvånansvärt enkla, en billig och genialisk metod kan öka solenergin som fångas upp för människor i utvecklingsländer, såväl som avlägsna regioner som är utanför nätet.