Исследователи придумали, как сделать солнечные батареи эффективными для выработки электроэнергии даже когда идет дождь

Как известно, в последние годы солнечная энергия набирает популярности. Многие технические достижения сделали фотопанели весьма эффективными и более доступными. Однако все еще большим недостатком остается то, что солнечные батареи не производят электроэнергию, когда идет дождь. Однако это может измениться. В научном журнале Angewandte Chemie появилась статья о работе китайских ученых, которые разработали новый подход к созданию всепогодных солнечных элементов, которые могут работать как от солнечного света, так и от капель дождя.

Для преобразования солнечной энергии в электричество команда из Океанского университета Китая и педагогического университета Юньнань разработала высокоэффективные фотохимические ячейки Гретцеля. Для того, чтобы они могли вырабатывать энергию даже от дождя, они покрыли эти сенсибилизированные красителем солнечные панели супертонкой пленкой графена.

Это нанопокрытие представляет собой двумерную форму углерода, в котором атомы могут связаны в виде сот. Оно может быть легко получено при окислении, отслоении, и последующем восстановлении графита.

Графен характеризуется своими необычными электронными свойствами: он проводит электричество и богат электронами, которые могут свободно перемещаться по всему слою (делокализован). В водном растворе, графен может связывать положительно заряженные ионы с его электронами (кислотно-основное взаимодействие по Льюису). Это свойство используется в процессах на основе графена для удаления ионов свинца и органических красителей из растворов.

Кислотно-основное взаимодействие Льюиса также вдохновило и китайских ученых использовать графеновые электроды для получения энергии от воздействия на панели дождевых капель. Но капли – это не чистая вода. В дожде содержатся соли, которые распадаются на положительные и отрицательные ионы.

Положительно заряженные ионы, в том числе натрия, кальция и ионы аммония, могут связываться с поверхностью графена. В точке соприкосновения капли дождя и графена вода обогащается положительными ионами и графен обогащается делокализованными электронами. Это приводит к появлению двойного слоя электронов и положительно заряженных ионов, особенность известного как псевдоконденсатор.

Возникающая при этом явлении разность потенциалов дает возможность вырабатывать напряжение и ток.