Исследование, опубликованное в журнале ACS Energy Letters, описывает разработку ультратонких солнечных элементов, созданных учеными из Наньянского технологического университета. (Сингапур). Работа показывает, что прозрачные и почти невидимые солнечные покрытия могут превратить стеклянные поверхности в источники электроэнергии — от окон зданий до линз очков и автомобильных стекол.
Солнечные элементы толщиной в нанометры
Команда под руководством Анналисы Бруно создала полупрозрачные перовскитные элементы, толщина активных слоев которых составляет около 10 нанометров — это примерно в 10 тысяч раз тоньше человеческого волоса.
Несмотря на экстремально малую толщину, устройства демонстрируют высокую эффективность для своего класса и входят в число лучших результатов среди ультратонких перовскитных солнечных технологий.
Энергия прямо в стекле
Главная идея разработки — сделать энергетические системы незаметной частью городской среды. Такие элементы остаются полупрозрачными и слабо окрашенными, поэтому их можно интегрировать в стеклянные фасады зданий без заметного изменения внешнего вида.
В отличие от традиционных солнечных панелей, новые устройства способны работать не только при прямом солнечном свете, но и при рассеянном освещении. Это особенно важно для плотной городской застройки, где высокие здания часто перекрывают доступ к прямым лучам.
По оценкам исследователей, крупные здания со стеклянными фасадами потенциально могут генерировать значительные объемы энергии в год при масштабировании технологии.
Как создаются ультратонкие слои
Для изготовления элементов использовалось термическое испарение. В вакуумной камере материал нагревается до испарения, после чего осаждается на поверхность в виде сверхтонкой пленки.
Этот подход позволяет формировать перовскитные слои толщиной около 10 нанометров и избегать токсичных растворителей, которые часто применяются в традиционном производстве солнечных элементов.
Прозрачные и непрозрачные версии
Исследователи получили два типа устройств, регулируя толщину слоя:
- непрозрачные элементы показывали эффективность от 7 до 12 %
- полупрозрачные пропускали около 41 % видимого света и обеспечивали эффективность 7,6 %
Обычные кремниевые солнечные панели в среднем имеют эффективность порядка 18–23% и выигрывают по эффективности, но при этом требуют отдельной установки и не могут быть интегрированы в стеклянные поверхности без потери прозрачности.
Переход к практическому применению
Независимые эксперты отмечают, что метод производства может ускорить переход прозрачных солнечных технологий к массовому использованию. Сейчас команда подала патент и сотрудничает с промышленными партнерами. Следующий этап — повышение долговечности и масштабирование технологии для применения на больших поверхностях.
Если разработка подтвердит стабильность, окна, транспорт и носимая электроника смогут вырабатывать электричество, оставаясь при этом внешне такими же, как сейчас.
От орбиты до кухни: космические технологии, которые вошли в наш быт
Частная компания намерена печатать в космосе солнечные батареи к 2027 году
Подписывайтесь и читайте «Науку» в MAX