Революційна сонячна панель виробляє енергію як від сонячного світла, так і від дощу

Як працює технологія подвійного збору енергії?

Сучасна сонячна енергетика поступово відходить від традиційного кремнію на користь перовскітів – синтетичних кристалічних матеріалів, які надзвичайно ефективно поглинають світло. Головними перевагами перовскітних сонячних елементів є їхня висока продуктивність та значно нижча собівартість виробництва. Проте у цієї технології довгий час залишалася серйозна проблема: висока чутливість до вологи, кисню та температурних перепадів, що призводило до швидкої деградації пристроїв у реальних вуличних умовах, пише SciTechDaily.

Дивіться також Учені обійшли обмеження сонячної енергії, які довгий час вважали нездоланними 

Дослідники з Севільського інституту матеріалознавства (ICMS) знайшли спосіб не лише захистити ці вразливі елементи, а й змусити їх приносити додаткову користь. Учені розробили та запатентували спеціальну тонку плівку на основі фторованих полімерів, яку наносять за допомогою плазмових технологій. Це покриття має товщину всього близько 100 нанометрів. Воно виконує роль багатофункціонального захисного шару, який одночасно відштовхує воду, пропускає понад 90 відсотків світла та працює як трибоелектричний наногенератор.

Унікальність розробки полягає в тому, що трибоелектрична поверхня генерує електричний заряд через тертя або контакт. Коли краплі дощу падають на панель, вони вдаряються об це покриття, створюючи енергію, яку пристрій перетворює на придатну для використання електрику. 

Під час тестувань було зафіксовано, що удар лише однієї краплі дощу може згенерувати напругу до 110 вольтів. Цього цілком достатньо для живлення невеликої портативної електроніки або датчиків.

• Важливо, що після нанесення такого захисного шару ефективність сонячних елементів практично не змінюється, йдеться в дослідженні у журналі Nano Energy. Найкращі зразки продемонстрували показник перетворення енергії на рівні 17,9 відсотка.
• При цьому пристрої показали дивовижну стійкість: вони зберігали працездатність навіть після 17 000 ударів крапель дощу та занурення у воду на 15 хвилин.
• Також гібридні панелі витримали понад 300 годин безперервного освітлення в умовах високої вологості, зберігши 80 відсотків своєї початкової потужності.

Дослідниця Марія Кармен Лопес-Сантос зазначає, що їхня робота пропонує передове рішення, яке поєднує фотоелектричну технологію перовскітних сонячних елементів із трибоелектричними наногенераторами в конфігурації тонкої плівки. Це демонструє реальну можливість впровадження обох систем збору енергії одночасно, що дозволяє уникнути падіння ефективності під час дощової погоди з хмарами.

Фернандо Нуньєс, який також брав участь у дослідженні, підкреслює, що впровадження таких панелей цілком можливе в розумних містах. Їх можна використовувати для дорожніх знаків, автономного допоміжного освітлення або систем моніторингу будівель і мостів. Оскільки пристрій стійкий до несприятливої погоди, вологи та теплових циклів, його також можна використовувати для енергопостачання віддалених або ізольованих об'єктів, як-от морські наукові станції або метеорологічні пункти в горах.

Технологія відкриває шлях до створення повністю автономних зовнішніх систем, які не залежать від традиційних батарей чи стабільної сонячної активності. Використання плазмових методів для нанесення покриття є масштабованим та екологічно безпечним процесом, що робить розробку перспективною для промислового виробництва.