Chinesische Wissenschaftler haben einen preiswerten Hybrid-Stromgenerator entwickelt. Er kann unter sonnigen Bedingungen ebenso wie an Regentagen Elektrizität erzeugen. Bei Regen nutzt er die mechanische Energie fallender Regentropfen.

Wissenschaftler von Chinas Soochow-Universität haben in der letzten Ausgabe des Journals ACS Nano eine Untersuchung veröffentlicht. Darin beschreiben sie ihre neue Erfindung. Es ist ein Gerät, das Solarzellen mit einem triboelektrischen Nano-Generator (TENG) kombiniert.

Die Solarzellen nutzen, wie ihr Name schon nahelegt, Sonnenlicht als Energiequelle. Der TENG nutzt die mechanische Energie, die in der Bewegung von Regentropfen enthalten ist. Diese wandelt er in Strom um.

Wen Zhen ist Erstautor der Veröffentlichung. Laut seinen Worten bestehe der größte Durchbruch dieser Forschung darin, dass das Gerät ein integrierter Generator sei. Er kombiniere Solarzellen mit einem TENG. Die beiden Teile nutzten eine gemeinsame Elektrode. Diese transportiere Energie vom TENG zu den Zellen.

"Die gemeinsame Elektrode für TENG und die Solarzellen vereinfacht die Konstruktion", sagte Wen gegenüber Xinhua.

"Im Vergleich zu bisherigen Arbeiten reduziert der einfache Aufbau mit der gemeinsamen Elektrode die Zahl der funktionalen Schichten. Dies verbessert die Effizienz enorm", wurde er von phys.org zitiert. phys.org ist ein Web-Portal, das Nachrichten aus Wissenschaft und Technologie sammelt.

Das innovative Design macht das Gerät nicht nur kompakter. Es bringt auch Vorteile für die Solarzellen und den TENG. Der TENG dient beispielsweise als wasserdichte Grenze. Er schützt die Solarzellen, indem er verhindert, dass Wasser in das Silizium eindringt.

Die strukturierte Oberfläche der Elektrode ist als PEDOT:PSS bekannt. Sie verhindert unerwünschte Lichtreflexion. Dadurch verbessert sie die Lichtausbeute. Das Gerät ist mit einem weiteren strukturierten Polymer namens PDMS ausgestattet. Damit haben die Wissenschaftler eine große Kontaktfläche zwischen dem TENG und fallenden Regentropfen geschaffen. Dadurch wird die Leistung des Nano-Generators verbessert.

Die Polymere sind durchsichtig. Dadurch können die Solarzellen noch immer Energie aus Sonnenlicht gewinnen. Auch fallende Regentropfen können Energie liefern.

Dieser einfache Ausbau zeige ein neues Konzept in der Energiegewinnung während unterschiedlicher Witterungsbedingungen, sagte Wen.

Die Solarzellen und der TENG verleihen dem Gerät eine doppelte Funktion. Dennoch könnten die beiden Teile nicht gleichzeitig arbeiten, sagte Wen. "Dies liegt am Aufbau der gemeinsamen Elektrode." Er sehe das jedoch nur als unbedeutenden Nachteil an.

Weiter sagte er, für den Fall, dass es gleichzeitig regne und die Sonne scheine, müsse eine der beiden Funktionen des Hybrid-Generators abgeschaltet werden. "Ich glaube aber nicht, dass das oft vorkommen wird", fügte er hinzu.