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Conectando un nanogenerador transparente a una célula solar de silicio , un nuevo dispositivo recoge energía solar en condiciones soleadas y mecánica de la caída de gotas de lluvia si está nublado.
La doble funcionalidad puede proporcionar una forma de recolectar energía con mayor consistencia en medio de condiciones climáticas constantemente cambiantes.
Los investigadores, Yuqiang Liu y otros, de la Universidad de Soochow en China , han publicado un artículo sobre el dispositivo híbrido en una edición reciente de ACS Nano.
El dispositivo híbrido consiste en una célula solar de silicio convencional y un nanogenerador triboeléctrico (TENG), que convierte la energía mecánica de las gotas de lluvia en electricidad. Aunque investigaciones previas han demostrado que estos dos tipos de dispositivos se pueden conectar con un cable adicional, en el nuevo diseño, la célula solar y la TENG se integran al compartir un electrodo mutuo.
"El mayor avance en este trabajo es que un generador integrado compuesto de una célula solar y un TENG se demostró mediante el intercambio de un electrodo mutuo ", dijo el coautor Zhen Wen en la Universidad Soochow a Phys.org. "En comparación con el trabajo anterior, el diseño simple del electrodo mutuo reduce el número de capas funcionales, lo que mejora en gran medida la eficiencia de salida".
El electrodo compartido no solo da como resultado un diseño más compacto, sino que también ofrece ventajas tanto para la célula solar como para TENG. En particular, la TENG protege la célula solar actuando como una barrera impermeable y evita que el agua penetre en el silicio. La superficie del electrodo texturizado también suprime en gran medida el reflejo no deseado de la luz, mejorando la recolección de luz. Además, la superficie texturizada produce un área de contacto mayor entre TENG y las gotas de lluvia caídas, lo que mejora el rendimiento general del nanogenerador.
Un desafío que queda por abordar es el inconveniente menor de que la célula solar y la TENG no pueden funcionar simultáneamente.
"Debido al diseño del electrodo mutuo, la célula solar y el nanogenerador no pueden funcionar juntos", dijo Wen.
"Entonces, si hay un rayo solar (la luz del sol y las gotas de lluvia aparecen al mismo tiempo), tenemos que renunciar a una función del generador híbrido. Pero no creo que ese sea el caso a menudo".
En el futuro, los investigadores planean explorar la integración del dispositivo híbrido en ropa electrónica.
"Debido al diseño único, tiene las ventajas de ser liviano y tener una alta eficiencia", dijo Wen. "Ahora estamos diseñando un dispositivo en forma de fibra y esperamos unirlos como una tela. Mi deseo es fabricar ropa que pueda generar electricidad a partir del sol y las gotas de lluvia, y luego usar esta electricidad para alimentar dispositivos electrónicos portátiles ".
jpe
