SEG wykorzystuje kontrast między ciemnością a światłem do wytworzenia elektryczności. Prototypowe urządzenie składa się z cienkich pasków złotej folii umieszczonych na krzemowym rusztowaniu rozmieszczonych równomiernie na elastycznej plastikowej podstawie.
Technologia, która według twórców jest tańsza w produkcji niż typowe ogniwo słoneczne, wytwarza niewielkie ilości energii i może być wykorzystywana na przykład w gadżetach mobilnych.
– Cień jest wszechobecny i często bierzemy go za pewnik. W konwencjonalnych zastosowaniach fotowoltaicznych lub optoelektronicznych, w których do zasilania urządzeń wykorzystuje się stałe źródło światła, obecność cienia jest niepożądana, ponieważ obniża to wydajność urządzeń – mówi Tan Swee Ching z National University of Singapore (NUS).
– W tej pracy wykorzystaliśmy kontrast oświetlenia wywołany przez cień jako pośrednie źródło energii. Kontrast w oświetleniu indukuje różnicę napięć między cieniem a oświetlonymi sekcjami, powodując powstanie prądu elektrycznego. Ta nowatorska koncepcja pozyskiwania energii z obecności cienia jest niespotykana – wyjaśnia Tan Swee Ching.
Grunt to kontrast
Zespół z Singapuru odkrył, że właśnie kontrast między cieniem i światłem sprawia, że urządzenie SEG jest skuteczne. Generator Energii Cienia jest dwukrotnie skuteczniejszy niż konwencjonalne ogniwa słoneczne w tych samych warunkach. Jednak kiedy SEG jest całkowicie w cieniu lub całkowicie w świetle (gdy napięcia na paskach są podobne), wytwarza bardzo małą ilość energii elektrycznej lub wcale jej nie wytwarza.
Zespół pokazał, że przy ruchomych cieniach – być może spowodowanych przepływem chmur lub falowaniem gałęzi drzew,czy też po prostu ruchem Słońca – urządzenie jest w stanie wygenerować wystarczającą moc (1,2 V) do uruchomienia cyfrowego zegarka. Niewykluczone, że wydajność zostanie w przyszłości zwiększona.
– Odkryliśmy również, że optymalna powierzchnia do generowania energii elektrycznej jest wtedy, gdy połowa ogniwa SEG jest oświetlona, a druga połowa w cieniu, ponieważ daje to wystarczającą powierzchnię odpowiednio do generowania i gromadzenia ładunków – objaśnia fizyk Andrew Wee z NUS.
Tańszy i bardziej mobilny
SEG pełni również funkcję czujnika: może rejestrować przesuwający się cień, aby rejestrować ruch przechodzących obiektów. Może to mieć na przykład różne zastosowania w urządzeniach typu smart home, a nawet zostać wykorzystane do stworzenia czujników ruchu z własnym zasilaniem.
Jednak jest jeszcze wiele do zrobienia, zanim ogniwa SEG wejdą do użytku. Naukowcy chcą teraz obniżyć koszty ich produkcji, być może poprzez zastąpienie złotego filmu innym materiałem. Można go również dostosować do przenoszenia, a nie jedynie pracy stacjonarnej.
Badacze podkreślają, że dla przyszłości istotne jest, by wciąż szukać nowych odnawialnych źródeł energii, by jak najmniej móc polegać na paliwach kopalnych. Teraz do listy zielonych źródeł energii można dodać cień.
„Dzięki swojej opłacalności, prostocie i stabilności, nasza technologia SEG oferuje obiecującą architekturę do generowania zielonej energii z warunków otoczenia do energoelektroniki oraz jako część inteligentnych systemów czujników, szczególnie w budynkach” – napisali naukowcy w artykule na temat badań.