Ученые Китая создали гибридную солнечную панель на основе графена, которая генерирует электроэнергию не только от солнца, но и от капель дождя — новая ступень к устойчивой энергетике даже в ненастную погоду.
В Китае разработали новую солнечную панель, которая сочетает классическое фотоэлектрическое преобразование и трибоэлектрический эффект. Такая технология способна вырабатывать электроэнергию не только при прямом солнечном свете, но и во время дождя или даже таяния снега. Это открывает перспективы для более стабильной и устойчивой энергетики, особенно в регионах с переменной погодой.
Принцип работы с учетом трибоэлектрического эффекта
Ключ к этой инновации — поверхность из графена, окрашенная специальным красителем, обладающая высокой чувствительностью к контакту с водой. Когда капля дождя ударяется и затем скользит по графеновому слою, между каплей и поверхностью возникает трение. Это трение вызывает перераспределение зарядов: капля может оставлять положительный ион, а поверхность приобретает отрицательный заряд. Накапливаясь, эти заряды превращаются в электричество. В то же время солнечный свет беспрепятственно проходит через прозрачный покрывающий слой и питает фотоэлектрический элемент, расположенный под ним.
Преимущества устойчивой энергетики
Эта инновационная солнечная панель предлагает более надёжный источник энергии в условиях облачности и дождя. Благодаря трибоэлектрическому эффекту она не выключается с первыми каплями дождя — наоборот, начинает генерировать энергию. Это является значительным шагом вперед для устойчивой энергетики, поскольку классические панели теряют эффективность без прямого света. В результате можно обеспечить стабильную подачу чистой энергии даже в неблагоприятных климатических условиях.
Ограничения и реальные сценарии применения
Однако технология ещё на стадии прототипа и имеет недостатки. Эффективность части, генерирующей электричество от дождя, остаётся сравнительно низкой — около шести с половиной процентов в оптимальных условиях. Это далеко от КПД современных фотоэлектрических панелей, что ограничивает объёмы выработки. Поэтому такой гибрид не может полностью покрыть потребности дома с высоким энергопотреблением. В нынешнем виде он больше подходит для дополнения существующих систем, чем для их замены.
Перспективы развития
Несмотря на ограничения, разработка имеет значительный потенциал. Улучшение состава красителя, оптимизация структуры графена и повышение плотности накопления зарядов могут значительно повысить эффективность. В дальнейшем это может привести к коммерциализации гибридных панелей и к их интеграции в кровли домов, фасады зданий или автономные сооружения. Особенно интересна эта технология для регионов с частыми осадками, облаками и переменчивым климатом.
Данная разработка демонстрирует, как можно расширить возможности классической солнечной панели с помощью трибоэлектрического эффекта и графена. Гибридная конструкция, вырабатывающая энергию и от дождя, и от солнца, делает устойчивую энергетику более надёжной и приспособленной к климатическим вызовам.
