언젠가는 그림자와 빛이 협력하여 힘을 제공할 수 있을 것입니다.
새로운 장치는 밝은 점과 음영 사이의 대비를 사용하여 전류를 생성합니다. 이 전류는 시계나 LED 조명과 같은 소형 전자 장치에 전원을 공급할 수 있습니다.
Swee Ching Tan은 그늘을 사용함으로써 “열린 공간뿐만 아니라 지구 어디에서나 에너지를 수확할 수 있습니다.”라고 말합니다. 그는 싱가포르 국립 대학교에서 일하는 재료 과학자입니다. 언젠가는 이 발전기가 고층 빌딩 사이의 그늘진 곳이나 심지어 실내에서도 에너지를 생산할 수 있을 것이라고 그는 말합니다.
Tan과 그의 팀은 새로운 장치를 그림자 효과 에너지 생성기라고 부릅니다. 그들은 얇은 금층으로 실리콘을 코팅하여 만들었습니다. 실리콘은 햇빛으로부터 전기를 생산하는 태양 전지에 자주 사용됩니다.
전자는 원자를 구성하는 입자 중 하나입니다. 그들은 음전하를 가지고 있습니다. 태양 전지에서처럼 이 발전기에 비치는 빛은 실리콘의 전자에 에너지를 공급합니다. 그런 다음 그 전자는 금 속으로 뛰어듭니다.
전압은 물체의 상태(움직임이 아님)와 관련된 에너지 유형인 전위 에너지의 척도입니다. 빛은 불이 켜진 금속의 전압을 높여 발전기의 어두운 부분보다 높게 만듭니다. 전자는 높은 전압에서 낮은 전압으로 흐릅니다. 따라서 조도의 차이는 전류를 생성합니다. 회로를 통해 전자를 보내면 작은 장치에 전원을 공급할 수 있는 전류가 흐릅니다.
Tan의 팀은 4월 15일 Energy & Environmental Science에서 새로운 장치를 설명했습니다.
각 장치의 길이는 4cm(1.6인치), 너비는 2cm입니다. 그것은 우표보다 약간 더 큰 면적을 만듭니다. 저조도에서 8개의 발전기가 전자 시계에 전원을 공급했습니다. 이러한 장치는 자체 전원 모션 센서 역할도 할 수 있습니다. 예를 들어, 장난감 자동차가 지나갈 때 그 그림자가 발전기에 떨어졌습니다. 그것은 LED를 켜기에 충분한 전기를 생성했습니다.
Emily Warren은 “이것은 우리 주변의 세계에서 어떻게 에너지를 만들 수 있는지에 대해 생각하는 창의적인 방법입니다.”라고 말합니다. 그녀는 National Renewable Energy Laboratory의 화학 엔지니어입니다. 콜로라도 주 골든에 있습니다. “에너지를 만들 때마다 뭔가 차이가 있습니다.”라고 새 작업에 참여하지 않은 Warren은 설명합니다. 높은 곳에서 낮은 곳으로 떨어지는 물은 에너지를 생성할 수 있습니다. 온도의 차이도 마찬가지입니다. 태양 전지조차도 일부 속성의 차이에 의존합니다. 일부 태양 전지에서는 재료 특성의 차이가 빛 아래에서 에너지를 생성할 수 있습니다.
팀은 발전기를 일반적으로 완전한 햇빛 아래에서 사용되는 상업용 태양 전지와 비교했습니다. 각 장치의 절반이 그늘에 있는 상태에서 발전기는 태양 전지보다 표면적당 약 두 배의 전력을 생산했습니다. 그러나 Warren은 교실 계산기의 실리콘 태양 전지와 같이 저조도에서 작동하도록 고안된 태양 전지와 비교하는 것이 더 나을 것이라고 지적합니다. 이들은 실내 조명을 사용하도록 설계되었습니다. Warren은 또한 팀이 하루 종일과 같이 더 긴 시간 동안 장치가 만드는 전력을 측정하는 것을 보고 싶어합니다.
발전기가 흡수할 수 있는 빛의 양을 늘리면 그림자를 더 잘 활용할 수 있습니다. 그래서 팀은 태양 전지가 빛을 모으는 데 사용하는 전략으로 장치의 성능을 향상시키기 위해 노력하고 있습니다.
“많은 사람들이 그림자가 쓸모없다고 생각합니다.”라고 Tan은 말합니다. 그러나 “무엇이든 유용할 수 있습니다. 그림자도 마찬가지입니다.”
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