Ультратонкие прозрачные солнечные элементы обещают невидимую зарядку для носимых устройств, автомобилей и домов

      Новый вид почти невидимых солнечных элементов может однажды помочь обычным стеклянным поверхностям генерировать электричество. Это может включать автомобильные окна и люки, умные очки, носимые устройства, фасады зданий и окна домов.

      Ученые Наньянского технологического университета в Сингапуре разработали ультратонкие прозрачные перовскитовые солнечные элементы, которые примерно в 10 000 раз тоньше человеческого волоса и около 50 раз тоньше обычных перовскитовых солнечных элементов. Исследовательская группа NTU, возглавляемая доцентом Аннализой Бруно, опубликовала результаты в журнале ACS Energy Letters (через TechXplore).

      Могут ли солнечные элементы исчезнуть в обычном стекле?

      Эти солнечные элементы полупрозрачные и нейтральные по цвету, поэтому их потенциально можно добавить в стекло, не придавая ему вид традиционных солнечных панелей. Это может быть полезно в городах, где крыши уже используются для солнечной энергии, но окна и вертикальные стеклянные фасады остаются в основном неиспользованными.

      Anker

      Исследователи по всему миру пытаются сделать солнечные технологии более доступными и привлекательными для обычных пользователей. Некоторые работают над цветными солнечными элементами, которые могут сделать панели более привлекательными для домов, в то время как подход NTU сосредоточен на том, чтобы солнечные элементы почти исчезали в стекле. Если это сработает в больших масштабах, это может помочь решить одну из самых больших проблем солнечной энергетики, генерируя чистую энергию, не заставляя людей менять внешний вид своих домов, автомобилей или устройств.

      NTU утверждает, что элементы могут генерировать электричество при косвенном и рассеянном свете, что делает их полезными для плотных городских зданий с ограниченным прямым солнечным светом. Если это будет успешно масштабировано, большие здания с стеклянными фасадами теоретически могут генерировать несколько сотен мегаватт-часов электричества в год, в зависимости от ориентации и используемой площади стекла.

      Какие проблемы остаются перед коммерческим использованием?

      Команда изготовила элементы с помощью процесса, называемого термическим испарением, при котором материал нагревается внутри вакуумной камеры до превращения в пар, а затем оседает в виде чрезвычайно тонкого слоя. NTU утверждает, что это помогает создавать равномерные слои на больших площадях, избегать токсичных растворителей и позволяет исследователям контролировать, насколько прозрачными являются солнечные элементы.

      Лучший результат был получен от непрозрачного элемента толщиной 60 нанометров, который достиг примерно 12% эффективности. Более тонкие непрозрачные версии достигли около 11% эффективности при 30 нанометрах и 7% при 10 нанометрах. Полупрозрачная версия толщиной 60 нанометров пропускала около 41% видимого света, достигая 7,6% эффективности.

      Sean Pollock / Unsplash

      Для сравнения, обычные солнечные панели на крышах гораздо более эффективны, многие коммерческие домашние панели преобразуют примерно 18% до 24% солнечного света в электричество. Полупрозрачный элемент NTU не пытается превзойти эти панели по чистой мощности. Его преимущество заключается в том, что он может использовать поверхности, где обычные солнечные панели были бы непрактичны или нежелательны.

      Это все еще исследование на стадии лаборатории, а не продукт, готовый для окон, автомобилей или носимых устройств. NTU подал заявку на патент и ведет переговоры с компаниями для проверки производственного процесса. Исследователям еще нужно доказать, что элементы могут оставаться стабильными, выдерживать длительное использование и хорошо работать при производстве на больших площадях.