太陽能利用陰影發(fā)電

在傳統(tǒng)的光伏組件或光電應(yīng)用中，陰影的存在則會大部分影響發(fā)電性能。新型電池利用陰影造成的照明對比度作為間接的能量來源。照明對比度在陰影部分和照明部分之間產(chǎn)生電壓差，從而產(chǎn)生電流。這種在陰影中獲取能量的方式是前所未有的一大創(chuàng)新。

智能手機、電子表等移動電子設(shè)備需要高效、連續(xù)的電源。由于這些設(shè)備在室內(nèi)和室外都佩戴，因此能夠利用環(huán)境光的可佩戴電源有可能提高這些設(shè)備的多功能性。

商用太陽能電池在室內(nèi)陰影持續(xù)存在的情況下，它們收集能量的效率會顯著下降。為了應(yīng)對這一技術(shù)挑戰(zhàn)，新加坡國立大學(xué)團隊開發(fā)了一種低成本、易于制造的SEG，以執(zhí)行兩項功能:(1)將部分陰影投射的照明對比度轉(zhuǎn)換為電能，(2)作為自供電接近傳感器來監(jiān)控移動的物體。

利用“陰影效應(yīng)”發(fā)電

SEG包括一組設(shè)置在柔性透明膜上的SEG單元。每個SEG單元是沉積在硅片上的金薄膜。經(jīng)過精心設(shè)計，SEG可以以比商用硅太陽能電池更低的成本制造。該團隊隨后進行了實驗，測試了SEG發(fā)電和作為自供電傳感器的性能。

“當整個SEG電池處于光照或陰影下時，產(chǎn)生的電量非常低或者根本沒有。當SEG單元的一部分被點亮?xí)r，檢測到顯著的電輸出。我們還發(fā)現(xiàn)，發(fā)電的最佳表面積是當半個SEG電池被照亮，另一半在陰影中時，因為這分別為電荷產(chǎn)生和收集提供了足夠的面積，”來自新加坡國立大學(xué)物理系的團隊負責(zé)人安德魯·威教授表示。

基于實驗室實驗，在陰影移動的影響下，該團隊的SEG電池與商用硅太陽能電池相比效率提高了一倍。在室內(nèi)照明條件下產(chǎn)生陰影的情況下，從SEG獲得的能量足以為電子表供電(即1.2 V)。

此外，該團隊還展示了SEG可以作為一個自供電傳感器來監(jiān)控移動物體。當一個物體經(jīng)過SEG時，它會在設(shè)備上投下一個間歇的陰影，并觸發(fā)傳感器來記錄物體的存在和運動。

追求更低的成本和更多的功能

研究人員花了四個月的時間來構(gòu)思、開發(fā)和完善該設(shè)備的性能。在下一階段的研究中，新加坡國立大學(xué)團隊將使用除黃金以外的其他材料進行實驗，以降低SEG的成本。