Árnyék és fény

Az árnyék ebben az esetben egy sötét terület, ahol egy nem átlátszó tárgy blokkolja a fényforrásból származó fényt. A NUS Anyagtudomány és Technika, valamint Fizika tanszékének tudósai kifejlesztettek egy árnyékhatású energiagenerátornak (SEG) nevezett eszközt, amely a megvilágított és az árnyékolt területek közötti megvilágítás kontrasztját használja villamosenergia előállításához.

Tan Swee Ching professzor, a a NUS Anyagtudományi és Műszaki kutatócsoportjának vezetője, elmondta: „Az árnyékok mindenütt jelen vannak, és gyakran magától értetődőnek tekintjük őket. Hagyományos fotovoltaikus vagy optoelektronikus alkalmazások esetén, ahol állandó fényforrást használnak az eszközök táplálására, az árnyékok jelenléte nem kívánatos, mivel ez rontja az eszközök teljesítményét. Ebben a munkában kihasználtuk az árnyékok által okozott megvilágítási kontrasztot, mint közvetett energiaforrást. A megvilágítás kontrasztja feszültségkülönbséget indukál az árnyék és a megvilágított szakaszok között, ami elektromos áramot eredményez. Ez az új megközelítés példátlan, az árnyékok jelenlétében történő energiatermelés tekintetében.”

Termel és megfigyel

Az újonnan kifejlesztett SEG két funkciót lát el:

1. A részleges árnyékokból származó megvilágítási kontraszt átalakítása villamos energiává.
2. Önműködő közelségérzékelőként szolgál az áthaladó tárgyak megfigyelésére.

Egy SEG cellákból áll, amelyek rugalmas és átlátszó műanyag filmen vannak elrendezve. Mindegyik szakasz egy vékony aranyfólia, amely szilícium ostyában van elhelyezve. A gondosan megtervezett SEG olcsóbban legyártható a kereskedelemben kapható napelemekhez képest.

A csoport ezután kísérleteket végzett a SEG teljesítményének tesztelésére elektromos áram előállításakor és önellátó érzékelőként is. Andrew Wee professzor, a NUS Fizika tanszéke kutatócsoportjának  társ-vezetője, szerint: „Ha az egész SEG-film megvilágítás alatt, vagy árnyékban van, az előállított villamos energia nagyon alacsony vagy egyáltalán nem termelődik. Ha a SEG cella egy részét megvilágítjuk, akkor jelentős elektromos teljesítményt észlelünk. Megállapítottuk azt is, hogy az áramtermeléshez az az  optimális felület, ha a SEG cella fele megvilágítás alatt, a másik fele pedig árnyékban van, mivel ez biztosítja arányosan a maximális területet a töltés előállításához és begyűjtéséhez is.”

Jobb mint a napelem

A kísérletek során a tudósok azt is megmérték, hogy pontosan mennyit ver rá a rendszer, as napelemekre. Megállapították, hogy a SEG kétszer olyan hatékony, mint a meglévő szilícium alapú napelemek.

A SEG-ből begyűjtött energia beltéri világítási körülmények között létrehozott árnyékok jelenlétében elegendő például egy digitális órához (melynek 1,2 Volt volt a működési feszültsége).

Ahogy már említettük, a SEG önműködő érzékelőként is működhet a mozgó tárgyak megfigyelésére. Amikor egy tárgy elhalad a SEG mellett, szakaszos árnyékot vet az eszközre, és ez aktiválja az érzékelőt, az pedig rögzítse az objektum jelenlétét és haladási irányát. A jövőbeli kutatások során a tudósok az arany mellett más anyagokkal is kísérleteznek, hogy csökkentsék a SEG költségeit.

(Forrás: E&ES Képek: Unsplash)