Hållbara energikällor är framtiden, men de har en stor nackdel: Solceller alstrar bara energi när solen skiner och vindkraftverk bara när vinden blåser.
Därför är det nödvändigt att utveckla nya metoder att förvara elektricitet, så att den kan sparas till dagar då det är mulet och vindstilla.
Nu har forskare från University of Wisconsin-Madison byggt en apparat, som både samlar in och förvarar energi på ett sätt som är så effektivt och billigt att den skulle kunna användas till att utrusta privata hem – speciellt i de fattigare delarna av världen.
Solflödesbatteriet integrerar en solcell med kemiska ämnen som kan lagra elektriciteten.
Håller kvar solenergin i hundratals timmar
Apparaten fångar in energi från solen med en solcell av mineralerna kiseldioxid och perovskit. Solcellen har en effektivitet på 20 procent, vilket innebär att den omvandlar 20 procent av solens ljus till elektrisk energi.
Bredvid solcellen sitter ett så kallat flödesbatteri, som förvarar elektriciteten tills den behövs.
Flödesbatteriet fungerar lite annorlunda än de litiumjonbatterier som sitter i våra smartmobiler och bärbara datorer.
Ett litiumjonbatteri är fyllt med en flytande elektrolytisk vätska, som transporterar de joner som utgör den elektriska spänningen fram och tillbaka.
I ett flödesbatteri förvaras spänningen i stället i två externa tankar med elektrolytisk vätska, som pumpas in för att reagera med varandra först när strömmen ska användas.
I forskarnas nya solcellsbatteri används energin från solcellen till att ladda upp flödesbatteriets tankar, där spänningen kan stanna kvar under lång tid.
En av de primära fördelarna med ett flödesbatteri är nämligen att det kan förvara spänningen i hundratals timmar och räcka till många fler laddningscykler än andra batterier.
Ett billigt alternativ för privata hem
Eftersom den elektriska spänningen förvaras i externa tankar, kan flödesbatteriets sammanlagda spänning dessutom ökas genom att tankarna görs större.
Det innebär en stor skillnad från ett vanligt batteri, där hylsans storlek sätter gränser för kapaciteten. Det gör det mycket billigare att tillverka stora batterier, eftersom man helt enkelt kan "hälla på" mer kapacitet i tanken.
Kemiprofessorn Song Jin (till vänster) och studenten Wenjie Li från University of Wisconsin-Madison har ägnat flera år åt att förbättra sitt solflödesbatteri.
Därför tror forskarna också att lösningen har stor potential i privata hem – inte minst i områden där kostnaden är avgörande.
Det kommer att ta lite tid innan dessa flödesbatterier blir tillgängliga på marknaden. Men det nya solcellsbatteriet är precis den sortens lösning som världen behöver, för att den gröna omställningen ska lyckas.