Επιστήμονες στο Ινστιτούτο Επιστήμης Υλικών της Σεβίλλης (ICMS), που λειτουργεί ως κοινό ερευνητικό κέντρο του Ισπανικού Εθνικού Συμβουλίου Έρευνας (CSIC) και του Πανεπιστημίου της Σεβίλλης (US), ανέπτυξαν μια υβριδική διάταξη που μπορεί να παράγει ενέργεια ταυτόχρονα από την ηλιακή ακτινοβολία και τη βροχή.
Στην καρδιά του συστήματος υπάρχει μια κατοχυρωμένη λεπτή μεμβράνη, η οποία προστατεύει τα φωτοβολταϊκά κύτταρα περοβσκίτη και ενισχύει την αντοχή τους ακόμη και υπό αντίξοες καιρικές συνθήκες. Η ίδια μεμβράνη επιτρέπει παράλληλα σε νανογεννήτριες να αποδίδουν πάνω από 100 volt από την πρόσκρουση μίας μόνο σταγόνας βροχής, επαρκή για την τροφοδοσία μικρών φορητών ηλεκτρονικών συσκευών.
Τα ηλιακά κύτταρα περοβσκίτη αλογονιδίων αποτελούνται από τεχνητά κρυσταλλικά υλικά με υψηλή ικανότητα απορρόφησης του ηλιακού φωτός. Αν και το πυρίτιο παραμένει το βασικό υλικό στην ηλιακή τεχνολογία, οι περοβσκίτες θεωρούνται ιδιαίτερα ελπιδοφόρα εναλλακτική, καθώς συνδυάζουν υψηλή απόδοση με χαμηλότερο κόστος παραγωγής.
Ένα βασικό μειονέκτημα των κυττάρων περοβσκίτη είναι η ευαισθησία τους σε περιβαλλοντικές καταπονήσεις. Για την αντιμετώπιση του προβλήματος, η ομάδα του ICMS αξιοποίησε τεχνολογία πλάσματος ώστε να δημιουργήσει μια προστατευτική επίστρωση πάχους περίπου 100 νανομέτρων (περίπου 0,000004 ίντσες) πάνω στα κύτταρα.
Η συγκεκριμένη επίστρωση επιτελεί διπλή λειτουργία. Από τη μία πλευρά δρα ως προστατευτικό στρώμα που θωρακίζει χημικά το υλικό, ενώ από την άλλη βελτιώνει την ικανότητα απορρόφησης φωτός. Ταυτόχρονα διαθέτει τριβοηλεκτρική επιφάνεια, η οποία μετατρέπει την κινητική ενέργεια των σταγόνων βροχής σε ηλεκτρική ενέργεια.
Τα πειραματικά αποτελέσματα δείχνουν ότι το υλικό μπορεί να αποδώσει έως και 110 volt από την πρόσκρουση μιας σταγόνας, ποσό επαρκές για τη λειτουργία μικρών φορητών συσκευών. Η επίστρωση μπορεί να παραχθεί με μεθόδους που επιτρέπουν μαζική παραγωγή και παραμένει σταθερή ακόμη και σε ακραίες συνθήκες, όπως πλήρης εμβάπτιση στο νερό. Παράλληλα, είναι ικανή να τροφοδοτεί συνεχώς απλά ηλεκτρονικά κυκλώματα, όπως LED, ενώ ενισχύει την ανθεκτικότητα των ηλιακών πάνελ σε υγρασία και θερμικές μεταβολές.
«Η εργασία μας παρουσιάζει μια καινοτόμο λύση που συνδυάζει την τεχνολογία φωτοβολταϊκών κυττάρων περοβσκίτη με τριβοηλεκτρικές νανογεννήτριες σε μορφή λεπτής μεμβράνης, αποδεικνύοντας τη δυνατότητα ταυτόχρονης αξιοποίησης και των δύο μηχανισμών παραγωγής ενέργειας», σημειώνει η ερευνήτρια του ICMS Κάρμεν Λόπεζ.
Οι συμβατικές μπαταρίες έχουν περιορισμένη διάρκεια, ενώ τα ηλιακά πάνελ μειώνουν την απόδοσή τους σε συνθήκες συννεφιάς. Η νέα αυτή τεχνολογία αξιοποιεί τόσο την ηλιακή ακτινοβολία όσο και τη βροχή, προσφέροντας πιο σταθερή παροχή ενέργειας. Στόχος είναι η συνεχής λειτουργία φορητών και ασύρματων συσκευών σε μεταβαλλόμενες καιρικές συνθήκες.
Οι επιστήμονες επισημαίνουν ότι η τεχνολογία μπορεί να εφαρμοστεί σε ευρύ φάσμα εφαρμογών του Διαδικτύου των Πραγμάτων (IoT), όπως αισθητήρες περιβάλλοντος για μέτρηση υγρασίας, βροχόπτωσης και ρύπανσης, καθώς και σε αισθητήρες υποδομών, μετεωρολογικούς σταθμούς και συστήματα γεωργίας ακριβείας.
«Η χρήση της σε έξυπνες πόλεις είναι εφικτή, για παράδειγμα σε σήμανση, αυτόνομο φωτισμό ή συστήματα παρακολούθησης, καθώς αντέχει σε δύσκολες καιρικές συνθήκες, όπως βροχή, υγρασία και θερμικούς κύκλους. Μπορεί επίσης να αξιοποιηθεί σε αποκεντρωμένες ενεργειακές υποδομές σε απομακρυσμένες περιοχές, όπως θαλάσσιοι σταθμοί», αναφέρει ο ερευνητής του ICMS Φερνάντο Νούνιεζ.
Η συγκεκριμένη μελέτη εισάγει μια νέα προσέγγιση για την ανάπτυξη ανθεκτικών και αυτοτροφοδοτούμενων ηλεκτρονικών συστημάτων σχεδιασμένων για χρήση σε εξωτερικά περιβάλλοντα.
Διαβάστε ακόμη
Ανάλυση CNN: Η συμφωνία ΗΠΑ – Ιράν ήταν κοντά… αλλά μετά ήρθαν οι εμπρηστικές αναρτήσεις Τραμπ
Ρέι Ντάλιο: Ο επενδυτής-θρύλος και αντίπαλο δέος του Γουόρεν Μπάφετ
Κρίση στον χώρο της εστίασης: Γιατί κανείς δεν θέλει να πλύνει πιάτα
Για όλες τις υπόλοιπες ειδήσεις της επικαιρότητας μπορείτε να επισκεφτείτε το Πρώτο Θέμα