太阳能正在掀起未来能源的革命,但是它也有着一个很大的缺陷:下雨天总会让光线变暗,雨点虽然有助于清理太阳能电池板的污渍与灰尘,但是也会让发电效率大打折扣,产生的的电力足以忽略不计。
因为光伏发电是利用太阳光的辐射通过光伏组件转化为直流电,再由逆变器转化为交流电,通过配电箱和双向电表计量用电的设备。
在这一原理中,都始于太阳光,没有了太阳光,在光伏发电中就没有了一切。
为了解决这样的问题,早在2016年中国海洋大学和云南师范大学的科学家就研究出了一种下雨天也能发电的太阳能板。
那么下雨是怎么发电的呢?原理是这样的,雨滴不是纯净水,雨滴中含有各种不同的盐类,大体划分的话有两类,一类是阴离子,另一类是阳离子。
而为了产生电压,研究人员转而在太阳能电池板上覆盖原子层厚的石墨烯纳米片。
石墨烯的电子可以吸引水中的正电荷,如钠离子、钙离子、氨离子。
这样就会导致表面的水像一个电容器存储能量的状态,电容器存储能量时,正负离子是分层的,这样,太阳能电池就可以利用石墨烯的特性来在雨天发发电了。
通过以上原理,研究者在普通太阳能电池中加入石墨烯,做成染料敏化太阳能电池。
这是一种廉价的薄膜太阳能电池。
研究者在此基础上进行了改进,添加了氧化铟锡和透明背衬。
最后得到的柔性太阳能电池表现出高达6.53%的光电转化效率,虽然6.53%不是什么显著的转换率,一些电池板已经达到了22.5%的转换率了,但是这比什么都没有要好的多。
同时在下雨时,也会有百微伏的电力。
虽然和光伏电池组件的转换率还有一定的差距,但下雨天能够发电本身已经大大的提高了光伏发电系统的效率。
而且,在空气污染雾霾严重的地区,雨中更会存在各种各样高浓度的离子,雨天的发电效率会更高。
科技的进步是无止境的。
最近,英属哥伦比亚大学的研究人员宣称已经发现新生物太阳能电池技术,即使在阴雨天也可使用。
这种借助细菌打造的太阳能电池将阳光转变成能量。
这种太阳能电池产生的电流比之前记录的任何类似装置都要强,而且无论在强光和弱光环境下都同样有效。
研究人员对大肠杆菌进行基因编辑来产生大量的番茄红素,这种染料让番茄获得了红橙色色彩,而这种染料将光转变成能量的效率特别高。
研究人员为大肠杆菌包裹了一层矿物质来充当半导体,并且将其放置到一种玻璃表面上。
研究人员借助镀膜玻璃充当太阳能电池的一个电极,他们的这个装置获得了每平方毫米0.686毫安的电流密度,比野外的其它生物太阳能电池提高了0.362毫安。
项目负责人Yadav称:“我们创下了生物太阳能电池最高电流密度的记录。
我们研发的这些混合材料制造成本低廉而且具有可持续性,而且经过足够的优化之后,它的转化效率完全能够比得上传统的太阳能电池。
”尽管这一技术节省的成本难以估计,但是Yadav认为这一过程将染料提取的成本降低了十分之一。
Yadav称,这项研究的重点在于我们发现了一个不会杀死细菌的过程,因此它们能够无限期的制造生物染料。
这种生物太阳能电池技术也拥有着其它的潜在应用,比如说在采矿业、深海探索和其它低光照环境中等。
对清洁能源的探索一直是人类不变的目标。
在环境越来越差的今天,有必要使用各种形式的能源,来预防更严重的温室效应。
任何能源的进步都是可喜的,至少,它给人们多了一条活的可能。