Революционная солнечная панель вырабатывает энергию как от солнечного света, так и от дождя

Основні тези

Специалисты из Севильского института материаловедения создали солнечную панель, которая вырабатывает энергию как от солнечного света, так и от дождя, благодаря специальному покрытию из фторированных полимеров.
Технология позволяет панелям генерировать электричество даже в условиях высокой влажности и во время дождей, что открывает возможности для их использования в умных городах и на удаленных объектах.

Специалисты из Севильского института материаловедения представили технологию, которая может изменить представление об эффективности возобновляемых источников энергии. Их разработка позволяет получать электричество даже тогда, когда солнце скрывается за облаками и начинается ливень.

Как работает технология двойного сбора энергии?

Современная солнечная энергетика постепенно отходит от традиционного кремния в пользу перовскитов – синтетических кристаллических материалов, которые чрезвычайно эффективно поглощают свет. Главными преимуществами перовскитных солнечных элементов является их высокая производительность и значительно ниже себестоимость производства. Однако у этой технологии долгое время оставалась серьезная проблема: высокая чувствительность к влаге, кислорода и температурных перепадов, что приводило к быстрой деградации устройств в реальных уличных условиях, пишет SciTechDaily.

Исследователи из Севильского института материаловедения (ICMS) нашли способ не только защитить эти уязвимые элементы, но и заставить их приносить дополнительную пользу. Ученые разработали и запатентовали специальную тонкую пленку на основе фторированных полимеров, которую наносят с помощью плазменных технологий. Это покрытие имеет толщину всего около 100 нанометров. Оно выполняет роль многофункционального защитного слоя, который одновременно отталкивает воду, пропускает более 90 процентов света и работает как трибоэлектрический наногенератор.

Уникальность разработки заключается в том, что трибоэлектрическая поверхность генерирует электрический заряд через трение или контакт. Когда капли дождя падают на панель, они ударяются об это покрытие, создавая энергию, которую устройство превращает в пригодное для использования электричество.

Во время тестирований было зафиксировано, что удар только одной капли дождя может сгенерировать напряжение до 110 вольт. Этого вполне достаточно для питания небольшой портативной электроники или датчиков.

Важно, что после нанесения такого защитного слоя эффективность солнечных элементов практически не меняется, говорится в исследовании в журнале Nano Energy. Лучшие образцы продемонстрировали показатель преобразования энергии на уровне 17,9 процента.
При этом устройства показали удивительную устойчивость: они сохраняли работоспособность даже после 17 000 ударов капель дождя и погружения в воду на 15 минут.
Также гибридные панели выдержали более 300 часов непрерывного освещения в условиях высокой влажности, сохранив 80 процентов своей первоначальной мощности.

Исследовательница Мария Кармен Лопес-Сантос отмечает, что их работа предлагает передовое решение, которое сочетает фотоэлектрическую технологию перовскитных солнечных элементов с трибоэлектрическими наногенераторами в конфигурации тонкой пленки. Это демонстрирует реальную возможность внедрения обеих систем сбора энергии одновременно, что позволяет избежать падения эффективности во время дождливой погоды с облаками.

Фернандо Нуньес, который также участвовал в исследовании, подчеркивает, что внедрение таких панелей вполне возможно в умных городах. Их можно использовать для дорожных знаков, автономного вспомогательного освещения или систем мониторинга зданий и мостов. Поскольку устройство устойчиво к неблагоприятной погоде, влаге и тепловым циклам, его также можно использовать для энергоснабжения удаленных или изолированных объектов, таких как морские научные станции или метеорологические пункты в горах.

Технология открывает путь к созданию полностью автономных внешних систем, которые не зависят от традиционных батарей или стабильной солнечной активности. Использование плазменных методов для нанесения покрытия является масштабируемым и экологически безопасным процессом, что делает разработку перспективной для промышленного производства.