Enhed, der integrerer solcelle og batteri, kan lagre elektricitet uden for nettet

Forskere i USA og Saudi-Arabien har udnyttet evnen til både en solcelle og et batteri i én enhed-et "solstrømbatteri", der opsuger sollys og effektivt opbevarer det som kemisk energi til senere brug efter behov. Deres forskning, offentliggjort 27. september i tidsskriftet Chem , kunne gøre elektricitet mere tilgængelig i fjerntliggende regioner i verden.

Mens sollys i stigende grad har vundet appel som en ren og rigelig energikilde, den har en indlysende begrænsning - der er kun så meget sollys om dagen, og nogle dage er meget mere solrige end andre. For at holde solenergi praktisk, det betyder, at efter sollys er omdannet til elektrisk energi, den skal opbevares. Normalt tager dette to enheder - en solcelle og et batteri - men solcellebatteriet er designet til at fungere som begge dele.

"Sammenlignet med adskilt solenergiomdannelse og elektrokemiske energilagringsenheder, kombinerer funktionerne af adskilte enheder til en enkelt, integreret enhed kunne være en mere effektiv, skalerbar, kompakt, og omkostningseffektiv tilgang til udnyttelse af solenergi, "siger Song Jin, professor i kemi ved University of Wisconsin-Madison. Jin og hans team udviklede enheden i samarbejde med Jr-Hau He, professor i elektroteknik ved King Abdullah University of Science and Technology (KAUST) i Saudi -Arabien.

Solcellebatteriet har tre forskellige tilstande. Hvis der er brug for energi med det samme, det kan fungere som en solcelle og straks konvertere sollys til elektricitet. Ellers, enheden kan opsuge solenergi om dagen og gemme den som kemisk energi til senere at levere den som elektricitet, når natten falder på, eller himlen bliver grumset. Enheden kan også oplades med elektrisk energi, hvis det er nødvendigt, ligesom et typisk batteri. Teamets seneste solcellebatterimodel er i stand til at lagre og levere elektricitet fra solenergi mere effektivt end nogen anden integreret enhed, der findes i øjeblikket.

Jin mener, at solcellebatteriet kan hjælpe med at overskride grænserne for det elektriske net ved at gøre elektricitet lettere tilgængelig for mennesker, der bor i landdistrikterne og give en alternativ energikilde, når traditionelle elektriske systemer fejler.

"Disse integrerede solcellebatterier vil være særligt velegnede som distribuerede og selvstændige solcellekonverterings- og lagringssystemer på fjerntliggende steder og muliggøre praktisk elektrificering uden for nettet, "siger Jin.

Fremstilling af nuværende solcellebatterier er stadig for dyrt for virkelige markeder, men Jin tror på enklere designs, billigere solcellematerialer, og teknologiske fremskridt kan hjælpe med at reducere omkostningerne i fremtiden. Og selvom den nuværende model er forholdsvis ret effektiv, teamet har planer om at forbedre sit design yderligere. Nogle af den aktuelle enheds spænding er stadig ved at gå til spilde - hvilket betyder, at forskerne muligvis skal justere redox -arterne og fotoelektrodematerialerne, der arbejder sammen for at konvertere solenergiindgang til elektrisk effekt. Men Jin mener, at med yderligere forskning, solcellebatterier kan snart være praktiske.

"Vi tror på, at vi i sidste ende kunne nå 25% effektivitet ved hjælp af nye solmaterialer og ny elektrokemi, "siger Jin." I dette effektivitetsinterval, uden at bruge de dyre solceller, det bør være ganske konkurrencedygtigt med andre teknologier til vedvarende energi. Så tror jeg, at kommercialisering kunne være mulig. "