Інженери з Інституту матеріалознавства Севільї (ICMS) представили гібридну сонячну панель, яка здатна виробляти електроенергію не лише під час сонячної погоди, а й під дощем. Завдяки унікальному нанопокриттю команда науковців змогла поєднати фотогальванічні властивості перовськітового елемента з трибоелектричним ефектом, що виникає від удару крапель дощу по поверхні панелі.
Про це розповідає ProIT
Технологія, що перетворює дощ на джерело енергії
Традиційні сонячні панелі втрачають ефективність при хмарній погоді або опадах, однак нова розробка іспанських вчених змінює це уявлення. В основі інновації — нанесення надтонкої (100 нм) «тефлоноподібної» фторованої полімерної плівки методом плазмового хімічного осадження з парової фази (PECVD) на високоефективний перовськітовий сонячний модуль. Ця багатофункціональна плівка виконує одразу три ролі: гідрофобного бар’єра, що подвоює стійкість елемента до вологи, прозорого шару для покращення поглинання світла, а також трибоелектричного наногенератора (D-TENG), який дозволяє збирати енергію від дощу.
“Вразливість галогенідів перовськітів до вологи та екологічних стресових факторів залишається критичним бар’єром для їх широкого застосування”, — зазначають дослідники у своїй роботі, опублікованій у журналі Nano Energy.
Властивості гібридної панелі та потенціал застосування
Завдяки спеціальному покриттю панель не лише уникає руйнування від води, а й використовує кінетичну енергію дощу. Коли крапля торкається і ковзає по поверхні, виникає тертя, результатом чого є різниця зарядів, які збираються і перетворюються на електрику. Провідна дослідниця Кармен Лопес підкреслила, що ця технологія демонструє можливість одночасного збору енергії світла та дощу у тонкоплівковій конфігурації.
У лабораторних умовах нова панель здатна генерувати електричний потенціал до 110 вольт від однієї краплі дощу, з щільністю потужності близько 4 міліват на квадратний сантиметр. Цього достатньо для живлення малопотужної електроніки та пристроїв IoT навіть без батарей. Прототип зміг безперервно подавати енергію на масив червоних світлодіодів за рахунок сонячного випромінювання, а під час дощу — забезпечувати імпульсне живлення зелених світлодіодів із кожною краплею.
Завдяки надійній енкапсуляції панелі демонструють стійкість до високої температури і вологості, зберігаючи понад 50% початкової ефективності після 10 днів випробувань. Під час занурення у воду гібридний пристрій продовжував працювати понад 15 хвилин, тоді як неекрановані зразки виходили з ладу майже одразу.
Розробники бачать основне застосування цієї технології у сфері інтернету речей, автономного освітлення, систем моніторингу у містах, на мостах, фермах, а також у віддалених або ізольованих місцях, де неможливо оперативно обслуговувати батареї чи підключати кабелі живлення.
Вчені наголошують, що гібридна панель допоможе вирішити «енергетичну кризу батарей», забезпечивши автономність пристроїв навіть за несприятливих погодних умов. Це відкриває нові перспективи для розвитку розумних міст і розподілених енергетичних структур у складних середовищах.