100 volt egyetlen esőcseppből? – Így termel áramot a perovszkit napelem

Képzeljük el, hogy esik az eső. A legtöbb napelem ilyenkor "szabin van", hiszen a felhők miatt kevesebb napfény éri. Most azonban spanyol kutatók egy olyan különleges eszközt fejlesztettek, ami nemcsak napsütésben, hanem esőben is képes áramot termelni, ráadásul egyetlen esőcsepp akár 100 voltnál nagyobb feszültséget is képes létrehozni. Ez elsőre hihetetlenül hangzik. Nézzük meg érthetően, mi is az a perovszkit napelem.

Mi az a perovszkit napelem, és miért izgalmas?

A hagyományos napelemek többnyire szilíciumból készülnek. Ezek megbízhatóak, de gyártásuk drága és energiaigényes. A perovszkit egy speciális kristályszerkezetű anyagcsalád, ami:

• olcsóbban gyártható,
• vékony rétegben is hatékony,
• laboratóriumi körülmények között nagyon jó hatásfokkal alakítja át a fényt elektromos árammá.

Az egyik gond viszont az volt vele, hogy érzékeny a nedvességre és a környezeti hatásokra. Vagyis éppen az eső az, amit nem szeret. A spanyolországi Sevillában, az Institute of Materials Science (ICMS) kutatói ezen változtattak: egy rendkívül vékony – mindössze 100 nanométeres – védőréteget fejlesztettek ki a perovszkit cella tetejére. Összehasonlításképp: egy emberi hajszál kb. 80 000 nanométer vastag. Tehát ez a bevonat szinte elképzelhetetlenül vékony. Ez a réteg két dolgot csinál egyszerre.

Védelem

Megóvja az érzékeny perovszkit anyagot a nedvességtől és a levegő hatásaitól, így stabilabbá teszi a napelemet.

Áramtermelés esőből

A bevonat úgynevezett triboelektromos tulajdonságú. Ez azt jelenti, hogy amikor egy esőcsepp becsapódik és elmozdul a felületen, elektromos töltéskülönbség keletkezik.

Ez hasonló jelenség, mint amikor lufit dörzsölünk a hajunkhoz, és az feltöltődik, vagy amikor egy műanyag fésű statikusan feltöltődik. A mozgásból és súrlódásból származó energia itt elektromos feszültséggé alakul. A mérések szerint egyetlen esőcsepp akár 110 voltos potenciálkülönbséget is létrehozhat. 

Azonban fontos tisztázni az alapokat

A 110 volt jól hangzik, hiszen ez már háztartási feszültségszint. De fontos megérteni, hogy ez nagyon kis áramerősséggel jár, a keletkező energia mennyisége önmagában kicsi, és inkább érzékelők, apró elektronikai eszközök működtetésére alkalmas. Tehát nem arról van szó, hogy egy zivatar alatt feltöltjük a házat, hanem arról, hogy apró, alacsony fogyasztású eszközök működhetnek önállóan.

Miért számít nagy dolognak ez a napelem?

A hagyományos napelemek teljesítménye felhős, esős időben visszaesik. Az új hibrid rendszer viszont napsütésben a klasszikus fotovoltaikus módon termel, esőben pedig a cseppek mozgási energiáját hasznosítja, közben a bevonat védi is a cellát.

Ez különösen fontos lehet:

• kültéri szenzoroknál (hidak, építmények megfigyelése),
• mezőgazdasági mérőállomásoknál,
• időjárás-figyelő rendszereknél,
• az IoT (Internet of Things) eszközöknél,
• eldugott, nehezen karbantartható helyeken működő műszereknél.

Ezeknél az eszközöknél az a cél, hogy minél tovább működjenek elemcsere vagy külső táplálás nélkül. ÉS bár ez a technológia még csak fejlesztési fázisban van, de több fontos problémára is választ adhat, például, hogy hogyan lehet a napelemeket tartósabbá tenni, hogyan lehet a környezet energiáit jobban hasznosítani, és persze hogy hogyan lehet önellátóvá tenni a kisebb eszközöket. És rémisztő, hogy ebben egy esőcseppnek hatalmas szerepe lehet. 
 

Nyitókép:Toa55 / Shutterstock

Forrás: interestingengineering