太陽光と雨滴からエネルギーを回収するハイブリッド発電デバイス

シリコン太陽光パネルは太陽光発電の主力であるが、泣き所は昼間の発電nに限られることである。しかし昼間といっても雨天では発電能力が激減することで、このため不安定な電源のレッテルを貼られてしまう。もし雨天時に同じ場所(パネル)で、発電ができるデバイスと共存できれば、昼夜を問わず天候み左右されずに安定した発電が可能になる。無理難題と思えるがそのような発電技術が可能になるかもしれない。

東呉大学の研究チームは、透明なナノ発電デバイスをシリコン表面に取り付けた全天候発電システムを開発した(Liu et al., ACS Nano onine Feb. 18, 2018)。ハイブリッド発電システムは従来のシリコン太陽電池に摩擦電気ナノ発電デバイス(Triboelectric Nanogenerator)を取り付けた層状構造である。

下図でaは原理の模式図、bはハイブリッド発電デバイス、cは集積によるエネルギー変換効率(PCE)の変化、dは動作回路のブロッック図、eは整流後の出力電流、fは電圧の時間変化を示す。

 

Demonstration of the integrated hybrid power system as an energy harvester a Schematic

Credit: researchgate

 

これらを組み合わせたハイブリッド発電システムは新しいアイデアではないが、ふたつのデバイスは別々に設置され、それらが配線されていた。東呉大学の研究チームは電極を共有させて集積されることが特徴で、電力の損失が無く設置場所が節約できる他、シリコン表面を保護することで太陽光パネルの寿命がのびる。

摩擦電気による発電メカニズムは多くの研究が行われている。雨滴の運動エネルギーを用いいた摩擦電気発電デバイスも報告(Jeon et al., Nano Energy 12, 636, 2015)がある。今回の研究のポイントは電極を共有してふたつのデバイスを一体化したことである。当然、交互に動作させることになるが雨天でも昼夜発電できることで、電源の安定化に向けた要素技術として期待されている。

 

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Credit: sciencedirect

 

 

 

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