利用“阴影效应”发电

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阴影往往与黑暗和不确定性联系在一起。现在，来自新加坡国立大学（NUS）的研究人员展示了一种利用这种常见但往往被忽视的光学效应来发电的方法，给阴影注入了积极的活力。这一新颖的概念为在室内照明条件下产生绿色能源，为电子产品供电开辟了新的路径。
来自新加坡国立大学材料科学与工程系和物理系的一个团队创造了一种名为 "阴影效应能量发生器"（SEG）的装置，它利用光照和阴影区域之间的光照对比来发电。2020年4月15日，科学杂志《Energy & Environmental Science》报道了他们的研究成果。

"阴影是无处不在的，而我们往往认为阴影是理所当然的。在传统的光伏或光电应用中，利用稳定的光源为器件供电，阴影的存在是不可取的，因为它会降低器件的性能。在这项工作中，我们利用了阴影引起的光照度反差作为间接电源。光照度反差在阴影和被照部分之间产生电压差，从而产生电流。“来自新加坡国立大学材料科学与工程学院材料科学与工程系的Tan Swee Ching助理教授解释说："这种在阴影下收获能量的新颖概念是前所未有的。
智能手机、智能眼镜和电子表等移动电子设备需要高效、持续的电源供应。由于这些设备在室内和室外都可以佩戴，因此，可穿戴式电源可以利用环境光，有可能提高这些设备的通用性。虽然市售的太阳能电池可以在室外环境中发挥这种作用，但在室内阴影持续存在的条件下，其能量收集效率会明显下降。这种从低光照度和低光照度相关的阴影中获取能量，以最大限度地提高能量收集效率的新方法是令人兴奋的，也是及时的。
为了解决这一技术难题，新加坡国立大学团队开发了一种低成本、易于制造的SEG，可以实现两个功能。(1)将部分阴影投射出的光照对比度转化为电能；(2)作为一个自供电的接近传感器，用于监控经过的物体。
该SEG包括一组排列在柔性透明塑料薄膜上的SEG单元。每个SEG电池是在硅片上沉积了一层金的薄膜。经过精心设计，与商用硅太阳能电池相比，SEG的制造成本较低。然后，该团队进行了实验，测试SEG在发电和作为自供电传感器的性能。
"当整个SEG电池在光照下或在阴影下时，产生的电量非常少，或者根本没有。而当SEG电池的一部分被照亮时，就会有大量的电力输出。“来自新加坡国立大学物理系的联合小组组长Andrew Wee教授说："我们还发现，当SEG电池的一半被照亮，另一半在阴影中时，发电是最理想的，因为这样可以分别提供足够的面积来发电和收集电荷。”
根据实验室实验，该团队的四芯SEG电池在阴影变化的影响下，与商用硅太阳能电池相比，其效率提高了一倍。在室内光照条件下，SEG在产生阴影的情况下，从SEG中收获的能量足以为一块数码手表供电（即1.2V）。
此外，该团队还表明，SEG可以作为自供电的传感器，可用于监测移动物体。当一个物体经过SEG时，它会在设备上投下一个间歇性的阴影，并触发传感器记录下物体的存在和运动情况。
这个六人团队用了四个月的时间来构思、开发和完善该装置的性能。在下一阶段的研究中，新加坡国立大学团队将尝试使用黄金以外的其他材料，以降低SEG的成本。
新加坡国立大学的研究人员还在研究开发具有多种功能的自供电传感器，以及将可穿戴式SEG附着在衣服上，在正常的日常活动中收获能量的SEG。另一个很有前景的研究领域是开发低成本的SEG面板，用于从室内照明中高效收集能源。
论文标题为《Energy harvesting from shadow-effect》。