Genom att fästa en transparent nanogenerator till en kiselsolcell, forskare har designat en enhet som skördar solenergi i soliga förhållanden och mekanisk energi från fallande regndroppar under regniga förhållanden. Den dubbla funktionaliteten kan ge ett sätt att skörda energi med större konsistens mitt i ständigt förändrade väderförhållanden.

Forskarna, Yuqiang Liu et al., vid Soochow University i Kina, har publicerat ett papper om hybridanordningen i ett nyligen utgåva av ACS Nano .

Hybridenheten består av en konventionell kiselsolcell och en triboelektrisk nanogenerator (TENG), som omvandlar den mekaniska energin från fallande regndroppar till elektricitet. Även om tidigare forskning har visat att dessa två typer av enheter kan anslutas med en extra tråd, i den nya designen är solcellen och TENG integrerade genom att dela en ömsesidig elektrod.

"Det största genombrottet i detta arbete är att en integrerad generator som består av en solcell och en TENG demonstrerades genom att dela en ömsesidig elektrod, "berättade medförfattaren Zhen Wen vid Soochow University Phys.org . "Jämfört med tidigare arbete, den enkla konstruktionen av den ömsesidiga elektroden minskar antalet funktionella lager, vilket förbättrar produktionseffektiviteten kraftigt. "

Den delade elektroden resulterar inte bara i en mer kompakt design, men det erbjuder också fördelar för både solcellen och TENG. Särskilt, TENG skyddar solcellen genom att fungera som en vattentät barriär och förhindrar att vatten tränger in i kislet. Den strukturerade elektrodytan undertrycker också kraftigt oönskad reflektion av ljus, förbättrar lätt skörd. Ytterligare, den strukturerade ytan resulterar i en större kontaktyta mellan TENG och fallande regndroppar, vilket förbättrar nanogeneratorns övergripande prestanda.

En utmaning som återstår att ta itu med är den mindre nackdelen att solcellen och TENG inte kan fungera samtidigt.

"På grund av konstruktionen av den ömsesidiga elektroden, solcellen och nanogeneratorn kan inte fungera tillsammans, "Sa Wen." Så om det finns en solskydd (solsken och regndroppar dyker upp samtidigt), vi måste ge upp en funktion av hybridgeneratorn. Men jag tror inte att det är så ofta. "

I framtiden, forskarna planerar att utforska integrering av hybridanordningen i elektroniska kläder.

"På grund av den unika designen, det har fördelar med att vara lätt och ha en hög effektivitet, "Wen sa." Vi designar nu en fiberformad enhet och förväntar oss att väva ihop dem som ett tyg. Min önskan är att tillverka kläder som kan generera el från solsken och regndroppar, och använd sedan denna elektricitet för att driva bärbara elektroniska enheter. "

© 2018 Phys.org