Zonnepanelen vormen een immens belangrijk, misschien zelfs cruciaal instrument in de strijd om de wereld de metamorfose te laten maken in de overschakeling van fossiele brandstof tot een duurzame, veilige en rendabele energiewinning.
Hun gebruik laat toe om energie te oogsten door het mogelijk maken van het hamsteren van zonlicht voor later.
Grafeen – een atomair laag van koolstofatomen – is ondertussen welbekend onder wetenschappers en ingenieurs als het ideale basis knutselmateriaal voor een nieuwe generatie toepassingen.
Onderzoekers utiliseren het materiaal om onder andere breedband licht te kunnen benutten in zonnecellen. Met andere woorden, om op die manier gebruik te kunnen maken van andere kleuren op verschillende golflengtes, zodat men ook ’s nacht elektriciteit kan opwekken. Bij andere onderzoeken willen wetenschappers constructies introduceren waar licht wordt gekanaliseerd, wat tot meer efficiëntie leidt.
Onderzoekers zijn er nu in geslaagd om grafeen te bereiden – als deel van de elektrode – in een flexibele zonnecel die niet enkel geëxciteerd kan worden door invallend zonlicht op zonnige dagen, maar ook door regendruppels op regenachtige dagen.
Voor de omzetting van zonne-energie tot elektriciteit ontwikkelde het team van de Ocean University of China (Qingdao) en Yunnan Normal University (Kunming, China) een efficiënte kleurstofgesensibiliseerde zonnecel, of zogenoemde ‘dye-sensitized’ zonnecel.
Om via regen elektriciteit te kunnen produceren bedekten de wetenschappers de zonnecel met een ultra dunne film van grafeen.
Regendruppels zijn geen zuiver water.
In tegenstelling tot wat vele mensen verwachten is zuiver of gedestilleerd water zelfs een slechte geleider, waar de geleidbaarheid toeneemt naarmate de concentratie van ionen toeneemt.
Regendruppels zijn werkelijk net als een zoutreservoir en bevatten zouten die scheiden tot positieve en negatieve ionen.
De positief geladen ionen, zoals natrium, calcium en ammonium ionen, kunnen binden aan het oppervlak van grafeen.
Op het punt van contact tussen de regendruppel en grafeen wordt het water verrijkt met positieve ionen terwijl het grafeen verrijkt wordt met gedelokaliseerde elektronen.
Dit resulteert in een dubbele laag van elektronen en positief geladen ionen, een kenmerk bekend als pseudocapacitor.
De potentiaalverschillen die verband houden met dit verschijnsel zijn voldoende om een spanning en stroom te produceren.
De film behaalt een conversie-efficiëntie van 6, 53% onder een standaard spectrum van AM 1,5 bestraling en stroom over microampère evenals een spanning van honderden microvolt door gesimuleerde regendruppels.
Zonnecellen voor alle weersomstandigheden kunnen een enorme troef worden, zeker in onze Lage Landen.