Как работает новая технология?
Эпоха постоянной замены батареек в мелкой бытовой электронике может вскоре завершиться благодаря прорывной разработке ученых, которые создали новые солнечные элементы, способные эффективно работать в условиях искусственного освещения. Эта технология имеет потенциал питать миллиарды устройств, таких как компьютерные клавиатуры, системы сигнализации и различные сенсоры, используя только свет от лампы в вашей комнате, пишет 24 Канал со ссылкой на Advanced Functional Materials.
Смотрите также Новая технология заменит термопасту в компьютерах, не требуя замены и обслуживания
В основе инновации лежит использование перовскита – материала, который уже находит применение в солнечной энергетике, но имеет значительные преимущества над традиционными кремниевыми панелями, когда речь идет о поглощении рассеянного света низкой мощности, характерного для помещений. Исследование показало, что новые перовскитовые элементы оказались в шесть раз эффективнее своих кремниевых аналогов при таких условиях.
Несмотря на перспективность, перовскит имеет существенные недостатки, связанные со стабильностью и долговечностью. Главной проблемой являются так называемые "ловушки" – микроскопические дефекты в кристаллической структуре материала. Эти изъяны мешают свободному движению электронов, не позволяя эффективно собирать энергию. Более того, они ускоряют деградацию самого материала со временем.
Чтобы преодолеть это препятствие, исследователи применили специальную комбинацию химических веществ.
- Они использовали хлорид рубидия для содействия более однородному росту кристаллов перовскита, что уменьшило плотность "ловушек".
- Также были добавлены две органические соли аммония, которые стабилизировали ионы йодида и бромида, предотвращая их разъединение и решая проблему долговременного снижения производительности.
Один из ведущих авторов исследования сравнил этот процесс с тем, как разрезанный на куски торт собирают снова в единое целое, чтобы заряд мог легче проходить сквозь него.
После устранения дефектов солнечные элементы смогли преобразовывать 37,6% комнатного света в электричество при освещении в 1000 люкс, что эквивалентно хорошо освещенному офису. Значительно улучшилась и долговечность: устройства сохранили 92% своей первоначальной производительности в течение 100 дней тестирования. Для сравнения, контрольный образец без химической обработки сохранил лишь 76% эффективности.
Представители команды разработчиков отмечают, что перовскитовые солнечные элементы являются более устойчивой и экономически выгодной альтернативой батарейкам, количество которых будет только расти с развитием интернета вещей. Преимущество этой технологии заключается в ее низкой стоимости, поскольку она использует распространенные на Земле материалы и простые методы обработки. Их можно печатать так же легко, как газеты.
Сейчас команда ведет переговоры с представителями промышленности для обсуждения стратегий масштабирования и коммерческого внедрения разработки.