多能互补新构想——雨滴薄膜 太阳能发电

说到太阳能发电，在降雨等偏暗环境下发电效率偏低是无疑是其一大瓶颈，尤其在南方多雨城市，太阳能发电受到了不小的制约。

 现在一种名为“雨滴薄膜发电”的新技术真悄然走近我们，瞄准的就是“太阳能发电在降雨环境下发电效率偏低”的这一痛点。

在2017年全国科技活动周暨北京科技周主场，中科院北京纳米能源与系统研究所的研究人员搭建了一个简易木屋，在木屋的房顶就铺设了这种“雨滴薄膜发电”材料——纳米薄膜，并构建了一个封闭电路，用淋浴设备模拟雨滴落在薄膜上，并将LED灯连接到薄膜上，以此为我们展示“雨滴薄膜发电”技术的整个运行场景。我们可以看到当淋浴设备的水滴落在薄膜上时，连接了薄膜的LED灯亮了起来。由此我们不难想象，如果在雨滴薄膜下面铺上太阳能板，无论晴天还是雨天都可以发电。

雨滴发电利用了国际领先的高分子纳米薄膜雨水发电技术，纳米薄膜做成透明状后，透光率可达到90%以上，将其铺设在太阳能电池板上，即可成为下雨时雨滴发电、晴天时太阳能发电的复合能源。

纳米薄膜雨水发电技术的原理就是利用分成上下两层的薄膜在雨水滴到薄膜上之后，两层材料产生接触，又因为雨水不是纯净水，是带电荷的，通过接触之后，其表面就能通过摩擦感应到电荷，而一层薄膜吸附正电，另一层薄膜带负电，这就产生了电压，与封闭的回路连接，就产生了电流。

目前，雨滴发电的发电能力还在进一步研究中。据相关资料显示，通过理论计算，目前另一种以摩擦生电为技术原理的水波能发电装置，以一个山东省大小面积的薄膜为例计算，其发电量可以满足当下全球的供电需求。但这目前仅是一种理论技术，众所周知从理论到实际，还有较长的路要走。

雨滴发电的稳定性实际上还跟降雨是否持续有关。如果雨持续降下，电流就会保持持续不断；如果雨是间断的，那么产生的就是脉冲电流，难以稳定续航。因此，相关研究团队针对这种摩擦生电的不稳定情况，还专门研究了相应的电路，就是先把电收集到一个电容器，再导出形成直流稳压的电流，这种模式下能量转化率可以达大85%。

另据中科院纳米所的设想，雨滴发电和水波能发电可能会在5年走向产业化，让一些设备实现自供能。以气象观测站为例，在一些多降雨的林区或偏远地区架设气象站，通电、维修都不是很方便，如果雨滴薄膜发电供电稳定，就是一个很好的供电选择。

目前 ，困扰“雨滴薄膜发电”技术实际应用的关键就是提高功率和稳定性，还有就是材料怎么封装才能更加有效。就现在来看，雨滴发电的功率与太阳能相比还存在较大差距，如果未来雨滴发电的功率能进一步提高，那么太阳能目前应用的场景，雨滴发电将都能使用。两种方式结合效率一定会更高。

来源：中国气象局