Collegando un nanogeneratore trasparente a una cella solare al silicio, i ricercatori hanno progettato un dispositivo che raccoglie l'energia solare in condizioni di sole e l'energia meccanica delle gocce di pioggia che cadono in condizioni di pioggia. La doppia funzionalità può fornire un modo per raccogliere energia con maggiore coerenza nel mezzo di condizioni meteorologiche in continua evoluzione.

I ricercatori, Yuqiang Liu et al. alla Soochow University in Cina, hanno pubblicato un articolo sul dispositivo ibrido in un recente numero di ACS Nano .

Il dispositivo ibrido è costituito da una cella solare al silicio convenzionale e un nanogeneratore triboelettrico (TENG), che converte l'energia meccanica delle gocce di pioggia che cadono in elettricità. Sebbene ricerche precedenti abbiano dimostrato che questi due tipi di dispositivi possono essere collegati con un filo aggiuntivo, nel nuovo design la cella solare e il TENG sono integrati condividendo un elettrodo reciproco.

"La più grande svolta in questo lavoro è che è stato dimostrato un generatore integrato composto da una cella solare e un TENG attraverso la condivisione di un elettrodo reciproco, " ha detto il coautore Zhen Wen della Soochow University Phys.org . "Rispetto al lavoro precedente, il design semplice dell'elettrodo reciproco riduce il numero di strati funzionali, che migliora notevolmente l'efficienza di uscita."

L'elettrodo condiviso non solo si traduce in un design più compatto, ma offre anche vantaggi sia alla cella solare che al TENG. In particolare, il TENG protegge la cella solare fungendo da barriera impermeabile e impedisce all'acqua di penetrare nel silicio. La superficie strutturata dell'elettrodo sopprime anche notevolmente il riflesso indesiderato della luce, migliorare la raccolta leggera. Ulteriore, la superficie strutturata si traduce in una maggiore area di contatto tra il TENG e le gocce di pioggia che cadono, che migliora le prestazioni complessive del nanogeneratore.

Una sfida che resta da affrontare è il piccolo inconveniente che la cella solare e il TENG non possono funzionare contemporaneamente.

"A causa della progettazione dell'elettrodo reciproco, la cella solare e il nanogeneratore non possono funzionare insieme, " Wen ha detto. "Quindi se c'è una doccia solare (sole e gocce di pioggia che appaiono contemporaneamente), dobbiamo rinunciare a una funzione del generatore ibrido. Ma non credo che sia così spesso".

Nel futuro, i ricercatori hanno in programma di esplorare l'integrazione del dispositivo ibrido nell'abbigliamento elettronico.

"Grazie al design unico, ha i vantaggi di essere leggero e di avere un'elevata efficienza, " Wen ha detto. "Stiamo progettando un dispositivo a forma di fibra e prevediamo di intrecciarli insieme come un tessuto. Il mio desiderio è quello di fabbricare abiti che possano generare elettricità dalla luce del sole e dalle gocce di pioggia, e poi usa questa elettricità per alimentare dispositivi elettronici indossabili."

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