(Phys.org) — I dispositivi che raccolgono energia dall'ambiente richiedono condizioni ambientali specifiche; ad esempio, celle solari e generatori piezoelettrici richiedono luce solare e vibrazioni meccaniche, rispettivamente. Poiché queste condizioni non esistono sempre, la maggior parte dei raccoglitori di energia non genera un flusso costante di elettricità. Al fine di raccogliere continuamente energia onnipresente, i ricercatori hanno progettato e fabbricato un raccoglitore di energia ibrido che integra una cella solare e un generatore piezoelettrico, consentendogli di raccogliere energia sia dalla luce solare che dalle vibrazioni sonore contemporaneamente.

I ricercatori, Dae-Yeong Lee, et al., dalla Sungkyunkwan University e dal Samsung Advanced Institute of Technology, sia in Corea del Sud, hanno pubblicato il loro studio sull'energy harvester ibrido in un recente numero di Nanotecnologia .

"Utilizzando l'energy harvester ibrido, due diverse fonti di energia possono essere utilizzate in una piattaforma, " ha detto il coautore Hyunjin Kim del Samsung Advanced Institute of Technology Phys.org . "Così la potenza totale in uscita dalla mietitrice ibrida può essere aumentata rispetto a ciascuna mietitrice separata. Inoltre, raccogliendo due fonti di energia in un unico dispositivo, la produzione continua può essere generata anche quando è disponibile una sola fonte di energia."

Per progettare la mietitrice, i ricercatori si sono rivolti a celle solari nanopillar di silicio per la raccolta della luce solare metà del dispositivo. Precedenti ricerche hanno dimostrato che le celle solari nanopillar di silicio sono candidati promettenti come dispositivi fotovoltaici a causa della loro bassa riflessione, alto assorbimento, e potenziale per la produzione di massa a basso costo.

Dopo aver fabbricato le cellule utilizzando una tecnica di attacco al plasma e processi di ricottura, i ricercatori hanno rivestito la parte superiore di ogni cella per prepararla al posizionamento del generatore piezoelettrico, che è stato impilato sopra utilizzando un metodo di rivestimento a rotazione. Scorso, gli elettrodi superiore e inferiore racchiudono il dispositivo.

L'intera mietitrice ha un'altezza di poche centinaia di nanometri, con la maggior parte dell'altezza proveniente dai nanopilastri alti 300 nm nella cella solare.

Nei test, l'energy harvester potrebbe generare elettricità dalle celle solari con un'efficienza di conversione del 3,29%. Allo stesso tempo, la mietitrice potrebbe generare 0,8 V di tensione di uscita se esposta a un suono di 100 dB.

Il dispositivo ibrido suggerisce che la raccolta di energia solare e vibratoria può consentire una raccolta più efficiente in determinati ambienti rispetto a un dispositivo che raccoglie solo un tipo di energia.

"Questo raccoglitore di energia può essere molto utile dove non c'è una rete elettrica collegata, ", ha affermato il coautore Won Jong Yoo della Sungkyunkwan University. "Ad esempio, questo dispositivo sarà utile in veicoli in movimento come barche in movimento, treni, automobili, ecc. L'uscita di 0,8 V è solo un dato preliminare. Se ottimizziamo la struttura del dispositivo e le condizioni di fabbricazione, la potenza di uscita sarà aumentata in modo significativo."

Nel futuro, i ricercatori hanno in programma di fabbricare dispositivi ibridi per la raccolta di energia completamente flessibili utilizzando substrati di plastica per raccogliere energia meccanica in modo più efficiente.

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