Egy nap az árnyékok és a fény összefoghatnak, hogy áramot nyújtsanak. Egy új eszköz a fényes foltok és árnyék közötti kontrasztot használja fel elektromos áram létrehozásához. Ez az áram táplálja a kis elektronikákat, például az órát vagy a LED-es lámpákat.
Az árnyék használatával „energiát gyűjthetünk bárhol a Földön, nem csak nyílt tereken” – mondja Swee Ching Tan. Anyagtudós, aki a Szingapúri Nemzeti Egyetemen dolgozik. Egyszer ezek a generátorok energiát termelhetnek a felhőkarcolók közötti árnyékos helyeken, mondja, vagy akár beltéren.
Tan és csapata árnyékhatású energiagenerátornak nevezi új készülékét. Úgy készítették, hogy a szilíciumot vékony aranyréteggel bevonták. A szilíciumot gyakran használják olyan napelemekben, amelyek napfényből termelnek áramot.
Az elektronok az atomokat alkotó részecskék egyike. Negatív elektromos töltésük van. Mint egy napelemben, a generátoron ragyogó fény energiával látja el a szilícium elektronjait. Ezek az elektronok az aranyba ugrálnak.
A feszültség az elektromos potenciális energia mértékegysége, az objektum állapotához (és nem a mozgásához) kapcsolódó energia. A fény növeli a meggyújtott fém feszültségét, így magasabb, mint a generátor sötét részén. Az elektronok a magasról az alacsony feszültségre áramlanak. Tehát a fényszintek különbsége elektromos áramot hoz létre. Az elektronok áramkörön keresztüli küldése olyan áramlást eredményez, amely képes egy kis szerkentyű áramellátására.
Minden eszköz 4 centiméter (1,6 hüvelyk) hosszú és 2 centiméter széles. Így a területe valamivel nagyobb, mint a postabélyeg. Gyenge fényviszonylatban nyolc generátor hajtott elektronikus órát. Ezek az eszközök önműködő mozgásérzékelőként is szolgálhatnak. Például, amikor egy játékkocsi elhaladt mellette, az árnyéka a generátorra esett. Ez elegendő villamos energiát hozott létre a LED világításához.
„Ez egy kreatív módja annak, hogy elgondolkodjunk azon, hogyan tudunk energiát termelni a minket körülvevő világból” – mondja Emily Warren. Vegyészmérnök a Nemzeti Megújuló Energia Laboratóriumban. Aranyban, Colo-ban. „Amikor energiát termelsz, különbséget teszel valamiben” – magyarázza Warren, aki nem vett részt az új munkában. A magas helyről az alacsonyra eső víz energiát termelhet. Tehát hőmérsékletkülönbség is lehet. Még a napelemek is támaszkodnak bizonyos tulajdonságok különbségére. Néhány napelemben az anyagtulajdonságok különbségei fényben energiát hozhatnak létre.
A csapat összehasonlította generátorait a kereskedelmi forgalomban lévő napelemekkel, amelyeket jellemzően teljes napfényben használnak. Mivel a készülékek fele árnyékban volt, a generátorok felületenként nagyjából kétszer annyi energiát termeltek, mint a napelemek. Warren megjegyzi, de jobb lenne összehasonlítani őket a gyenge fényviszonyok mellett működő napelemekkel, például a szilícium-napelemekkel az osztálytermi számológépekben. Ezeket beltéri fények használatára tervezték. Warren azt is szeretné, ha a csapat mérné az eszközök teljesítményét hosszabb idő alatt, például egy egész napon keresztül.
A generátorok által elnyelt fény mennyiségének növelése lehetővé tenné számukra az árnyékok jobb kihasználását. A csapat tehát azon dolgozik, hogy javítsa az eszköz teljesítményét olyan stratégiákkal, amelyeket a napelemek használnak a fény gyűjtésére.
„Sokan úgy gondolják, hogy az árnyékok haszontalanok” – jegyzi meg Tan. De „bármi hasznos lehet, még az árnyékok is”.