Что если
солнечные панели
установить в помещении?
С развитием технологий, множество обыденных рутинных задач получают нетривиальные автоматические решения и это происходит постоянно. Так называемый Интернет вещей позволяет настроить работу всего оснащения нашего умного дома, но вместе с этим возникает необходимость реконструировать электрические сети.
Казалось бы: мы уже умеем направлять солнце в провода и даже напрямую в какие-то устройства, так что же нам мешает запитать гаджеты умного дома от внутреннего освещения наших домов? Оказывается, очень многое. Решение этой задачи оказалось настолько неочевидным, что пришлось буквально заново подбирать материалы для изготовления подходящих аналогов солнечных панелей. Зато теперь исследователи, работающие в журнале ACS Applied Energy Materials, представили готовую технологию сбора света в помещении для питания интеллектуальных устройств, но и тут без ложки дёгтя не обошлось.
Несмотря на то, что учёные нашли способы заставить фотоэлектрические панели собирать энергию солнечного света, они никак не подходят для выработки тока из интерьерного освещения. Дело в том, что искусственный свет очень отличается от естественного: лампочки не только многократно тусклее солнца, но ещё и светят куда более узкой областью спектра.
При всём этом попытки создать «лампочные» панели не прекращались. Некоторые фотоэлектрические материалы следующего поколения ‒ в том числе перовскитные минералы и органические плёнки ‒ были протестированы при освещении помещений, но рейтинг их эффективности в преобразовании искусственного света в электричество до сих пор оставался неясен вследствие разности условий проведения испытаний. Ули Вюрфель и его коллеги взялись сравнить ряд различных фотоэлектрических технологий при одном и том же типе внутреннего освещения ‒ под холодным белым светодиодным светом.
Исследователи: от традиционного аморфного кремния до тонкоплёночных технологий, таких как сенсибилизированные красителем солнечные элементы. Они измерили способность каждого материала преобразовывать свет в электричество сначала под искусственным солнечным, а затем под холодным белым светодиодным светом.
По итогам испытаний оказалось, что из восьми типов фотоэлектрических устройств наибольшую эффективность при освещении в помещении показали элементы на основе фосфида галлия и индия. Их КПД преобразования световой энергии в электричество подобрался к 40%. При этом, как и ожидали исследователи, под солнечным светом успехи содержащего галлий материала оказались весьма скромными, что связано с его большой запрещённой зоной.
Но важным оказалось не это, а то, что однозначно говорить о прекрасных перспективах фосфида для наших умных домов пока не приходится. Авторы исследования без тени лукавства указывают на его потенциал за пределами солнечной энергетики, но галлийсодержащие материалы, при всех их достоинствах, дороги и не могут служить жизнеспособным массовым продуктом для питания систем интернета вещей. А вот фотоэлементы из перовскита и органической плёнки, проигравшие победителю, напротив, имеют преимущества в цене и стабильности в условиях внутреннего освещения.
В общем, сейчас говорить о фундаментальном решении вопроса питания гаджетов от искусственного света всё ещё рано. И несмотря на то, что самый подходящий для этого материал так сильно нас подвёл, греет понимание, что такое положение вещей справедливо только на сегодня. Впереди новые открытия, новые разработки, и эта задача тоже будет решена. Причём, как обычно бывает у наук, далеко не единожды и множеством интересных способов.
По материалам АРМК.
