Инженеры из Института материаловедения Севильи (ICMS) представили гибридную солнечную панель, способную производить электроэнергию не только в солнечную погоду, но и под дождем. Благодаря уникальному нанопокрытию команда ученых смогла объединить фотогальванические свойства перовскитного элемента с трибоэлектрическим эффектом, возникающим от удара капель дождя по поверхности панели.
Об этом сообщает ProIT
Технология, превращающая дождь в источник энергии
Традиционные солнечные панели теряют эффективность при облачной погоде или осадках, однако новая разработка испанских ученых меняет это представление. В основе инновации — нанесение сверхтонкой (100 нм) «тефлоноподобной» фторированного полимерного пленки методом плазменного химического осаждения из паровой фазы (PECVD) на высокоэффективный перовскитный солнечный модуль. Эта многофункциональная пленка выполняет сразу три роли: гидрофобного барьера, который удваивает стойкость элемента к влаге, прозрачного слоя для улучшения поглощения света, а также трибоэлектрического наногенератора (D-TENG), который позволяет собирать энергию от дождя.
“Уязвимость галогенидов перовскитов к влаге и экологическим стрессовым факторам остается критическим барьером для их широкого применения”, — отмечают исследователи в своей работе, опубликованной в журнале Nano Energy.
Свойства гибридной панели и потенциал применения
Благодаря специальному покрытию панель не только избегает разрушения от воды, но и использует кинетическую энергию дождя. Когда капля касается и скользит по поверхности, возникает трение, результатом которого является разница зарядов, которые собираются и преобразуются в электричество. Ведущий исследователь Кармен Лопес подчеркнула, что эта технология демонстрирует возможность одновременного сбора энергии света и дождя в тонкопленочной конфигурации.
В лабораторных условиях новая панель способна генерировать электрический потенциал до 110 вольт от одной капли дождя, с плотностью мощности около 4 милливатт на квадратный сантиметр. Этого достаточно для питания маломощной электроники и устройств IoT даже без батарей. Прототип смог непрерывно подавать энергию на массив красных светодиодов за счет солнечного излучения, а во время дождя — обеспечивать импульсное питание зеленых светодиодов с каждой каплей.
Благодаря надежной энкапсуляции панели демонстрируют стойкость к высокой температуре и влажности, сохраняя более 50% первоначальной эффективности после 10 дней испытаний. Во время погружения в воду гибридное устройство продолжало работать более 15 минут, тогда как неэкранированные образцы выходили из строя почти сразу.
Разработчики видят основное применение этой технологии в сфере интернета вещей, автономного освещения, систем мониторинга в городах, на мостах, фермах, а также в удаленных или изолированных местах, где невозможно оперативно обслуживать батареи или подключать кабели питания.
Ученые подчеркивают, что гибридная панель поможет решить «энергетическую кризис батарей», обеспечив автономность устройств даже в неблагоприятных погодных условиях. Это открывает новые перспективы для развития умных городов и распределенных энергетических структур в сложных условиях.