Grafenlag kan give solceller mulighed for at generere strøm, når det regner

Solenergi er stigende. Mange tekniske fremskridt har gjort solceller ganske effektive og overkommelige i de seneste år. En stor ulempe er, at solceller ikke producerer strøm, når det regner. Dette kan ændre sig, dog:I journalen Angewandte Chemie , Kinesiske forskere har nu introduceret en ny tilgang til fremstilling af en solcelle i al slags vejr, der udløses af både sollys og regndråber.

Til omdannelse af solenergi til elektricitet, teamet fra Ocean University of China (Qingdao) og Yunnan Normal University (Kunming, Kina) udviklede en yderst effektiv farvestoffølsom solcelle. For at regnen også kan producere elektricitet, de dækkede denne celle med en hvisketynd film af grafen.

Graphen er en todimensionel form for kulstof, hvor atomerne er bundet til et bikagearrangement. Det kan let fremstilles ved oxidation, eksfoliering, og efterfølgende reduktion af grafit. Grafen er kendetegnet ved sine usædvanlige elektroniske egenskaber:Den leder elektricitet og er rig på elektroner, der kan bevæge sig frit over hele laget (delokaliseret). I vandig opløsning, grafen kan binde positivt ladede ioner med sine elektroner (Lewis-syre-base-interaktion). Denne egenskab bruges i grafenbaserede processer til at fjerne blyioner og organiske farvestoffer fra opløsninger.

Dette fænomen inspirerede forskere, der arbejdede med Qunwei Tang til at bruge grafenelektroder til at få strøm fra regndråbernes indvirkning. Regndråber er ikke rent vand. De indeholder salte, der dissocierer i positive og negative ioner. De positivt ladede ioner, herunder natrium, kalk, og ammoniumioner, kan binde sig til grafenoverfladen. Ved kontaktpunktet mellem regndråben og grafen, vandet bliver beriget med positive ioner, og grafen bliver beriget med delokaliserede elektroner. Dette resulterer i et dobbeltlag lavet af elektroner og positivt ladede ioner, et træk kendt som en pseudokondensator. Forskellen i potentiale forbundet med dette fænomen er tilstrækkelig til at producere en spænding og strøm.