Generador de Energía con Efecto de Sombra
Los investigadores han creado un dispositivo llamado ‘generador de energía con efecto de sombra’ que utiliza el contraste en la iluminación entre las áreas iluminadas y sombreadas para generar electricidad. Este novedoso concepto abre nuevos enfoques para aprovechar las condiciones de iluminación interior para alimentar la electrónica.
Las sombras a menudo se asocian con oscuridad e incertidumbre. Ahora, los investigadores de la Universidad Nacional de Singapur (NUS) están dando un giro positivo a las sombras al demostrar una forma de aprovechar este efecto óptico común pero a menudo ignorado para generar electricidad. Este novedoso concepto abre nuevos enfoques para generar energía verde en condiciones de iluminación interior para alimentar la electrónica.
Un equipo del Departamento de Ciencia e Ingeniería de Materiales de NUS, así como del Departamento de Física de NUS, creó un dispositivo llamado generador de energía con efecto de sombra (SEG en sus silgas en ingles), que utiliza el contraste en la iluminación entre las áreas iluminadas y sombreadas para generar electricidad.
“Las sombras son omnipresentes, y a menudo las damos por sentadas. En aplicaciones fotovoltaicas u optoelectrónicas convencionales donde se utiliza una fuente de luz constante para alimentar dispositivos, la presencia de sombras es indeseable, ya que degrada el rendimiento de los dispositivos. En este trabajo, capitalizamos el contraste de iluminación causado por las sombras como fuente indirecta de energía. El contraste en la iluminación induce una diferencia de voltaje entre las secciones sombreadas e iluminadas, dando como resultado una corriente eléctrica. Este concepto novedoso de recolectar energía en presencia de sombras no tiene precedentes “, explicó el líder del equipo de investigación, Profesor Asistente Tan Swee Ching, quien es del Departamento de Ciencia e Ingeniería de Materiales del NUS.
Los dispositivos electrónicos móviles como teléfonos inteligentes, anteojos inteligentes y relojes electrónicos requieren una fuente de alimentación eficiente y continua. Como estos dispositivos se usan tanto en interiores como en exteriores, las fuentes de energía portátiles que podrían aprovechar la luz ambiental pueden mejorar potencialmente la versatilidad de estos dispositivos.
Si bien las células solares disponibles en el mercado pueden desempeñar este papel en un entorno exterior, su eficiencia de recolección de energía disminuye significativamente en condiciones interiores donde las sombras son persistentes. Este nuevo enfoque para eliminar la energía de la iluminación y las sombras asociadas con intensidades de poca luz para maximizar la eficiencia de la recolección de energía es emocionante y oportuno.
Para abordar este desafío tecnológico, el equipo de NUS desarrolló un SEG de bajo costo y fácil de fabricar para realizar dos funciones: (1) convertir el contraste de iluminación de las sombras de sombras parciales en electricidad, y (2) para servir Sensor de proximidad alimentado para controlar los objetos que pasan.
Pruebas con el Generador de Energía con Efecto de Sombra
El Generador de Energía con Efecto de Sombra comprende un conjunto de celdas SEG dispuestas en una película de plástico flexible y transparente. Cada celda del SEG es una película delgada de oro depositada en una oblea de silicio. Cuidadosamente diseñado, el SEG puede fabricarse a un costo menor en comparación con las células solares de silicio comerciales. Luego, el equipo realizó experimentos para probar el rendimiento del SEG en la generación de electricidad y como un sensor autoalimentado.
“Cuando toda la celda SEG está bajo iluminación o en la sombra, la cantidad de electricidad generada es muy baja o nula. Cuando una parte de la celda SEG está iluminada, se detecta una salida eléctrica significativa.
También encontramos que la superficie óptima el área para la generación de electricidad es cuando la mitad de la celda SEG está iluminada y la otra mitad en la sombra, ya que esto proporciona suficiente área para la generación y recolección de carga respectivamente “, dijo el líder del co-equipo, el profesor Andrew Wee, del Departamento de Física del NUS .
Basado en experimentos de laboratorio, el SEG de cuatro celdas del equipo es dos veces más eficiente en comparación con las celdas solares de silicio comerciales, bajo el efecto de sombras cambiantes. La energía cosechada del SEG en presencia de sombras creadas en condiciones de iluminación interior es suficiente para alimentar un reloj digital (es decir, 1,2 V).
Además, el equipo también demostró que el Generador de Energía con Efecto de Sombra puede servir como un sensor autoalimentado para monitorear objetos en movimiento. Cuando un objeto pasa por el SEG, proyecta una sombra intermitente en el dispositivo y activa el sensor para registrar la presencia y el movimiento del objeto.
Hacia un menor costo y más funcionalidades
El equipo de seis miembros tardó cuatro meses en conceptualizar, desarrollar y perfeccionar el rendimiento del dispositivo. En la siguiente fase de investigación, el equipo de NUS experimentará con otros materiales, además del oro, para reducir el costo de la SEG.
Los investigadores de NUS también están estudiando el desarrollo de sensores autoalimentados con funcionalidades versátiles, así como SEG portátiles que se pueden conectar a la ropa para cosechar energía durante las actividades diarias normales. Otra área prometedora de investigación es el desarrollo de paneles SEG de bajo costo para la recolección eficiente de energía de la iluminación interior.
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