Нова технологія сонячних елементів: кінець батарей на горизонті?

Вчені розробили інноваційні сонячні елементи, які більше не залежать від сонячного світла, а здатні працювати на основі штучного освітлення в приміщеннях. Ця технологія може суттєво зменшити потребу в батареях для мільйонів повсякденних пристроїв, що, в свою чергу, сприятиме економії витрат та підвищенню екологічності.

Перспективи для живлення малих пристроїв

Команда відомих дослідників створила сонячні елементи, які можуть заряджатися за рахунок штучного освітлення. Це відкриває нові можливості для живлення малих електронних пристроїв, таких як пульти дистанційного керування, бездротові клавіатури та смарт-сенсори, без використання традиційних одноразових батарей.

Основою цієї інновації є матеріал, який вже давно привертає увагу в сонячній індустрії — перовскіт. Він демонструє вищу ефективність у порівнянні з традиційними кремнієвими елементами, особливо за умов слабкого освітлення, що характерно для офісів та житлових приміщень. У той час як кремнієві елементи швидко втрачають ефективність при низькому освітленні, нові варіанти перовскіта здатні досягати шестиразового підвищення продуктивності.

Подолання недоліків перовскіта

Дослідники з усього світу зацікавлені в незвичайних властивостях перовскіта, але раніше цей матеріал вважався занадто нестабільним для широкого застосування. Це пов'язано з його кристалічною структурою, де малі дефекти, відомі як "трапи", гальмують електричний потік і прискорюють руйнування матеріалу. Сонячна батарея, яка втрачає ефективність через кілька тижнів, не може бути використана в повсякденному житті.

Команда вчених вирішила внести цілеспрямовані хімічні зміни. Використовуючи рубідій хлорид, їм вдалося стабілізувати кристалізацію, значно зменшивши кількість дефектів. В результаті нові елементи здатні перетворювати близько 38% штучного освітлення в енергію і зберігати понад 90% своєї початкової продуктивності після більш ніж трьох місяців експлуатації.

Це означає, що розробка вже не є лише перспективним лабораторним проектом, а стає реальністю, здатною забезпечити мільйони пристроїв стабільним джерелом енергії.

Низькі витрати та широкі можливості застосування

У останні роки нові технології сприяли значним змінам у сфері сталого розвитку. Наприклад, штучний інтелект, який спочатку використовувався лише в іграх, сьогодні став невід'ємною частиною багатьох онлайн-сервісів.

Порівняно з традиційними сонячними елементами, які вимагають складних виробничих процесів і є дорогими, перовскітні елементи можуть бути вироблені значно дешевше. Експерти порівнюють цей процес із друком газет, адже тонкі шари наносяться в масштабах, що суттєво знижує виробничі витрати. Один з фахівців з енергетичних матеріалів, Моджтаба Абді Джалебі, підкреслив, що перовскітні елементи є не лише перспективними в лабораторіях, а й економічно вигідними.

Наукові установи вже ведуть переговори з промисловими партнерами для переведення технології в комерційні продукти. Якщо цей етап буде успішно завершено, незабаром на ринку можуть з'явитися перші пристрої, які не потребують батарей і живляться лише від навколишнього освітлення.

Універсальні властивості з великим потенціалом

Екологічна вигода від цієї технології може бути величезною: щороку мільярди одноразових батарей потрапляють на смітники, завдаючи шкоди навколишньому середовищу. Технологія, яка може замінити цей попит, суттєво сприятиме сталому розвитку.

Крім того, перовскітні сонячні елементи не лише демонструють високу ефективність, але й є універсальними у застосуванні. Легка і тонка конструкція дозволяє використовувати їх у сферах, де традиційні кремнієві елементи не можуть бути застосовані. Наприклад, це можуть бути гнучкі плівки, що встановлюються на фасадах будівель, або інтегровані джерела енергії в електронних пристроях.

Крім того, ці елементи здатні ефективно використовувати наявне світло. Завдяки так званому фотонному переробленню вони можуть повторно поглинати світлові частинки і перетворювати їх на електрику. У поєднанні з кремнієм або іншими матеріалами також можна створювати тандемні елементи, які максимізують загальний вихід світла. З ефективністю понад 25% і рекордами до 34% перовскітні системи вже значно випереджають традиційні кремнієві елементи. Деякі експерти вважають, що в найближчі роки електропостачання зазнає кардинальних змін.