Быстро растущий рынок беспроводных устройств и датчиков для интернета вещей, по словам ученых, требует автономных источников энергии с низким энергопотреблением и мощностью около одного микроватта. Одно из решений такого рода – компактные фотоэлектрические батарейки на перовскитах, способные обеспечивать запас энергии даже при зарядке от света обычных комнатных светильников, передает РИА «Новости» со ссылкой на статью в журнале Solar Energy Materials and Solar Cells.
Перовскиты – класс минералов с псевдокубической кристаллической структурой и рядом уникальных свойств, активно используемых в энергетике. КПД перовскитных фотоэлементов составляет около 25%, что сопоставимо с полупроводниками, но при этом изготавливаются они значительно проще.
Наименее требовательны к интенсивности света батарейки нового поколения на основе планарных перовскитных фотоэлементов. Однако, по словам ученых НИТУ «МИСиС», у них есть ряд недостатков – затратность производства, ощутимые энергопотери и снижение максимальной мощности при непрерывной работе.
Команда молодых ученых лаборатории «Перспективная солнечная энергетика» НИТУ «МИСиС» предложила конструкцию планарного фотоэлемента с использованием наночастиц оксида никеля и оригинальной структурой, которая позволяет упростить технологию производства и снизить потери энергии.
«Планарные элементы, как сэндвич, собраны из трех слоев – полупроводник для переноса отрицательных зарядов, перовскит, полупроводник для переноса положительных заряда. Мы поменяли местами типы проводников и впервые применили оксид никеля для переноса положительного заряда. Полученная плотность мощности в 28,4 мкВт/см2при 400 люкс, то есть стандартной освещенности офиса, превосходит минимум в два с половиной раза кремниевые аналоги», – рассказала научный сотрудник лаборатории «Перспективная солнечная энергетика» НИТУ «МИСиС» Татьяна Комаричева.
Такой мощности хватит не только для мелких датчиков, но и для наушников или беспроводной клавиатуры, отметили ученые. Элементы можно без потери производительности легко масштабировать более чем в десять раз, что говорит о надежности их структуры.
Помимо устройств интернета вещей, как объяснили авторы технологии, новые элементы можно будет использовать для питания «умных» банковских карт, пультов управления, бытовой техники, компьютерных мышей и клавиатур, носимой электроники.
В исследовании принимали участие специалисты Римского университета Тор Вергаты (Италия).
Напомним, в июле ученые Тюменского государственного университета (ТюмГУ) первыми в мире получили в промышленных масштабах ряд уникальных химических соединений, необходимых для разработки фотонных суперкомпьютеров и солнечных батарей на подводных аппаратах.