Вчені з Наньянського технологічного університету (NTU) у Сінгапурі представили нове покоління надтонких напівпрозорих сонячних елементів. Ці елементи, розроблені під керівництвом Анналізи Бруно, приблизно у 10 тисяч разів тонші за людське волосся та у 50 разів тонші за традиційні перовскітні панелі, що дозволяє їм безперешкодно інтегруватися у скляні фасади будівель, транспортні засоби та носимі пристрої, зберігаючи при цьому високу ефективність перетворення енергії.
Про це розповідає ProIT
Особливості технології та потенціал для енергетики
Головна перевага цієї розробки полягає у можливості встановлення сонячних елементів прямо на вікна та фасади будівель без зміни їхнього зовнішнього вигляду. Завдяки напівпрозорості та відсутності зміни кольору, інноваційні батареї майже непомітні, але здатні забезпечити значну генерацію електроенергії. За оцінками вчених, встановлення таких елементів на великій скляній будівлі може забезпечити виробництво електрики, достатньої для щорічного споживання приблизно 100 квартир з чотирма кімнатами.
Інженери застосували процес термічного випаровування для отримання тонких однорідних шарів перовськіту на великих площах. Такий підхід дозволяє уникнути токсичних розчинників та зменшити дефекти у структурі елементів. Вперше надтонкі перовскітні сонячні панелі були отримані виключно за допомогою вакуумних технологій, що відкриває шлях до масштабованого виробництва та зниження вуглецевого сліду.
“На частку будівельної галузі припадає приблизно 40% світового споживання енергії, тому технології, що дозволяють безперешкодно перетворювати поверхні будівель на джерела енергії, набувають все більшої актуальності. Наші перовскітні сонячні елементи мають істотні переваги, оскільки їх можна виробляти з використанням простих процесів за відносно низьких температур. Крім того, їх можна налаштувати на поглинання певних довжин хвиль, зберігаючи при цьому прозорість, і потенційно можна масштабувати їх на великі площі, знижуючи їх вуглецевий слід”, — пояснює Анналіза Бруно.
Ефективність та перспективи комерціалізації
На відміну від класичних кремнієвих сонячних елементів, нові пристрої здатні працювати навіть при розсіяному та непрямому сонячному світлі, що робить їх особливо привабливими для міської забудови. У ході досліджень вдалося отримати напівпрозору комірку з шаром перовськіту товщиною 60 нм, яка пропускає 41% видимого світла та має ефективність перетворення 7,6%. Це один із найкращих показників для напівпрозорих перовскітних сонячних елементів подібного типу.
Дослідники активно ведуть переговори з промисловими компаніями щодо тестування та стандартизації технології, а також працюють над покращенням довговічності, стабільності й робочих характеристик пристроїв для майбутнього масового впровадження у будівництві та інших галузях.
Результати дослідження були опубліковані у журналі ACS Energy Letters.