Команда исследователей из Университетского колледжа Лондона (UCL) создала крошечные солнечные элементы, которые работают от искусственного света в помещениях. Это означает, что батарейки для наших бытовых приборов вскоре могут стать ненужными.
Ученые заявили, что это открытие найдет широкое применение. Оно позволит потребителям питать клавиатуры, сигнализационные системы или датчики, используя только окружающее освещение в помещениях.
В чем секрет изобретения?
Для сбора света в солнечных элементах ученые использовали перовскит. Этот материал, который уже применяется в других солнечных батареях, имеет явные преимущества по сравнению с традиционными кремниевыми панелями. В частности, согласно исследованию, перовскит значительно эффективнее поглощает рассеянный свет меньшей мощности.
«В долгосрочной перспективе солнечные элементы на основе перовскита являются более устойчивой и экономически эффективной альтернативой батареям», – отметил соавтор исследования Моджтаба Абди Джалеби, доцент Института открытия материалов при UCL.
«Миллиарды устройств, потребляющих незначительное количество энергии, зависят от замены батарей, и это нерациональная практика», – добавил он.
Минусы применения перовскита
Перовскит становится популярным материалом для использования в солнечных панелях. Однако, несмотря на свои неоспоримые преимущества, он имеет ряд недостатков. Прежде всего, они касаются стабильности и долговечности.
Ключевая причина кроется в так называемых «ловушках» – мельчайших дефектах кристаллической структуры перовскита. Они заставляют электроны застревать в крошечных трещинах и углублениях внутри материала, тем самым препятствуя использованию энергии. Более того, «ловушки» не только мешают потоку электричества, но и ускоряют деградацию материала.
Чтобы противостоять этому, авторы исследования использовали определенную комбинацию химических веществ (например, хлорид рубидия). Благодаря этому плотность ловушек уменьшилась, а кристаллы стали более однородными, рассказало издание Live Science.
«Солнечный элемент с этими крошечными дефектами подобен пирогу, который разрезали на кусочки. Благодаря сочетанию различных стратегий мы собрали этот пирог заново, что помогло заряду легче проходить через него», – объяснил докторант Симин Хуан, ведущий автор исследования.
И еще немного о преимуществах в производительности
Улучшив структуру перовскита, команда обнаружила, что новые солнечные элементы преобразовывали в электричество 37,6 процента света в комнате. По словам ученых, это достигалось при освещенности в 1000 люкс, что эквивалентно «хорошо освещенному офису».
Исследование показало, что долговечность солнечных элементов также улучшилась: в течение 100 дней они сохраняли 92 процента своей эффективности. Для сравнения: контрольное устройство, в котором перовскит имел первоначальные дефекты, сохранило лишь 76 процентов начальной эффективности.
Джалеби сообщил, что сейчас команда ведет переговоры с представителями отрасли о стратегиях масштабирования и коммерческого внедрения новых солнечных элементов.
«Преимущество перовскитных солнечных элементов заключается, в частности, в их низкой стоимости. Они используют материалы, которые распространены на Земле и требуют лишь простой обработки», – сказал Джалеби.
Выводы из исследования опубликовал журнал Advanced Functional Materials.
