Новые солнечные панели для помещений могут стать заменой батареек

Новости МирТесен

Солнечные панели для использования в помещениях, разработанные международными учеными, включая исследователей из Университетского колледжа Лондона (UCL), оказались в шесть раз эффективнее, чем существующие модели. Новая технология позволит отказаться от использования батареек в таких устройствах, как пульты дистанционного управления, клавиатуры, датчики, сигнализации и другие приборы для дома.

Несмотря на то, что разработка пока ограничена лабораторными исследованиями, результаты тестов демонстрируют, что новые панели превосходят существующие коммерческие аналоги как по эффективности, так и по долговечности. Это создает перспективные возможности для их внедрения в коммерческую сферу.

Перовскитные солнечные батареи снижают потери энергии

Кремниевые солнечные панели, хоть и широко используются, демонстрируют невысокую эффективность при работе в условиях внутреннего освещения. Перовскитные панели, напротив, лучше справляются с преобразованием определенных длин волн света, что делает их более эффективными для применения в помещениях. Также стоит отметить, что их изготовление обходится дешевле и не требует сложного оборудования.

«Солнечные элементы на основе перовскитов изготавливаются из недорогих материалов и могут быть произведены с использованием несложных методов, например, печати », — пояснив доктор Моджтаба Абди-Джалеби, старший автор научной работы.

Перовскитные элементы обладают и значительным недостатком: их кристаллическая структура содержит микроскопические дефекты, которые принято называть «ловушками». В этих дефектах электроны теряют энергию, преобразуясь в тепло вместо электричества. Кроме того, это способствует ускоренной деградации солнечных панелей в процессе эксплуатации.

Тройная обработка повышает эффективность

Для решения данной проблемы исследователи изменили структуру перовскита, включив в нее хлорид рубидия, что способствовало более равномерному росту кристаллов. В дальнейшем были введены два органических соединения — N-диметилоктиламмония йодид (DMOAI) и фенэтиламмония хлорид (PEACl), которые обеспечили стабилизацию ионов и препятствовали их расслоению.

«Благодаря нашей работе, поток энергии стал более свободным, как будто мы восстановили цельный торт из кусочков », — пояснил Симин Хуан, ведущий автор исследования и аспирант UCL.

Рекордные показатели и долговечность

Новые панели показали выдающуюся эффективность преобразования энергии в ходе испытаний — 37,6% при освещенности 1000 люкс, что соответствует уровню освещения в хорошо освещенном офисе. Этот показатель является мировым рекордом для солнечных элементов с шириной запрещенной зоны 1,75 эВ, разработанных для работы в условиях помещения.

Проведенные испытания на долговечность продемонстрировали превосходные показатели: по итогам 100 дней использования панели сохранили 92% первоначальной эффективности, в отличие от стандартных элементов, которые показали лишь 76%. Даже после 300 часов работы при температуре 55 °C новые панели сохранили 76% производительности, в то время как контрольные образцы упали до 47%.

Перспективы замены батарей

«Наши панели превосходят не только по эффективности по сравнению с коммерческими аналогами, но и значительно уступают им по сроку службы », — подчеркнул Абди-Джалеби. Он добавил, что данная технология позволяет разрабатывать устройства, использующие для работы энергию окружающего освещения.

Многочисленные устройства, работающие от батареек, остаются распространенным явлением, что создает экологические проблемы и вызывает неудобства. С развитием Интернета вещей данная ситуация будет становиться все более острой.

Несмотря на то, что технология пока находится в стадии разработки, ученые уже обсуждают с представителями бизнеса возможности ее расширения и внедрения в производство.

Результаты работы в журнале Advanced Functional Materials.