Команда дослідників з Університетського коледжу Лондона (UCL) створила крихітні сонячні елементи, які працюють від штучного світла у приміщенні. Тобто батарейки нашим побутовим приладам незабаром можуть не знадобитися.
Науковці заявили, що це відкриття матиме широке застосування. Воно дасть можливість споживачам живити клавіатури, сигналізаційні системи чи датчики, використовуючи лише навколишнє освітлення приміщення.
У чому секрет винаходу?
Для збирання світла в сонячних елементах науковці застосували перовськіт. Цей матеріал, що вже використовується в інших сонячних батареях, має явні переваги в порівнянні з традиційними кремнієвими панелями. Зокрема, згідно з дослідженням, перовськіт значно ефективніше поглинає розсіяне світло меншої потужності.
«У довгостроковій перспективі сонячні елементи на основі перовськіту є більш стійкою та економічно ефективною альтернативою батареям», – зазначив співавтор дослідження Моджтаба Абді Джалебі, доцент Інституту відкриття матеріалів при UCL.
«Мільярди пристроїв, що споживають незначну кількість енергії, залежать від заміни батарей, і це нераціональна практика», – додав він.
Мінуси застосування перовськіту
Перовськіт стає популярним матеріалом для використання в сонячних панелях. Однак попри свої безсумнівні переваги він має низку недоліків. Передусім вони стосуються стабільності та довговічності.
Ключова причина криється в так званих «пастках» – найдрібніших дефектах кристалічної структури перовськіту. Вони змушують електрони застрягати у крихітних тріщинах і поглибленнях усередині матеріалу, тим самим перешкоджаючи використанню енергії. Ба більше, «пастки» не лише перешкоджають потоку електрики, вони ще й прискорюють деградацію матеріалу.
Щоб протистояти цьому, автори дослідження використовували певну комбінацію хімічних речовин (наприклад, хлорид рубідію). Завдяки цьому щільність пасток зменшилась, а кристали стали одноріднішими, розповіло видання Llive Science.
«Сонячний елемент із цими крихітними дефектами подібний до пирога, який розрізали на шматочки. Завдяки поєднанню різних стратегій ми зібрали цей пиріг наново, що допомогло заряду легше проходити крізь нього», – пояснив докторант Сімін Хуан, провідний автор дослідження.
І ще трохи про переваги у продуктивності
Покращивши структуру перовськіту, команда виявила, що нові сонячні елементи перетворювали на електрику 37,6 відсотка світла у кімнаті. За словами науковців, це досягалося при освітленості в 1000 люкс, що еквівалентно «добре освітленому офісу».
Дослідження показало, що довговічність сонячних елементів також покращилась: протягом 100 днів вони зберігали 92 відсотка своєї ефективності. Для порівняння: контрольний пристрій, в якому перовськіт мав первісні дефекти, зберіг лише 76 відсотків початкової ефективності.
Джалебі повідомив, що нині команда веде переговори з представниками галузі про стратегії масштабування та комерційного впровадження нових сонячних елементів.
«Перевага перовськітних сонячних елементів полягає, зокрема, в їхній низькій вартості. Вони використовують матеріали, що поширені на Землі та вимагають лише простої обробки», – сказав Джалебі.
Висновки з дослідження опублікував журнал Advanced Functional Materials.
