Сингапурские учёные спроектировали ультратонкие солнечные батареи. Эта технология превратит стёкла небоскрёбов, автомобильные окна и даже линзы умных очков в полноценные электростанции.
Исследователи из Наньянского технологического университета (NTU) собрали полупрозрачные панели на основе перовскита. Их толщина в 10 тысяч раз меньше человеческого волоса. При таких микроскопических габаритах устройства показывают рекордную эффективность среди аналогичных материалов.
Рынок зелёной энергетики всё активнее осваивает интеграцию генераторов в повседневные объекты. Разработка NTU позволит зданиям, машинам и носимой электронике добывать электричество, не требуя радикальной смены дизайна. Мегаполисы смогут наращивать мощности без выделения дорогой земли под солнечные парки и без уродования крыш громоздкими конструкциями.
Скрытая солнечная энергия в стекле
Команда под руководством Аннализы Бруно добилась главного: панели вырабатывают ток, оставаясь практически невидимыми для глаза.
Нейтральный цвет и высокая светопропускаемость позволяют легко встраивать их в стеклянные фасады бизнес-центров. Архитекторы и девелоперы получают возможность перевести здания на возобновляемую энергию, сохраняя их привычный облик.
Основа элементов — перовскит. Он дешевле традиционного кремния в производстве и отлично поглощает свет. Огромное преимущество новинки заключается в том, что батареи генерируют электричество даже в тени, при рассеянном излучении. Для плотной городской застройки, где высотки постоянно перекрывают друг другу прямое солнце, это критический фактор.
Предварительные расчёты показывают, что крупные деловые центры с панорамным остеклением смогут самостоятельно закрывать значительную часть своих энергозатрат. При выходе на промышленные масштабы такие здания будут генерировать сотни мегаватт-часов в год.
Вакуумное напыление сверхтонких слоёв
Инженеры использовали промышленный метод термического испарения. Материал нагревают в вакуумной камере до газообразного состояния, после чего он ровно оседает на поверхности в виде плёнки.
Технология обеспечила идеальную однородность перовскитного слоя толщиной всего 10 нанометров. Важный нюанс: процесс полностью исключает применение токсичных растворителей, неизбежных при сборке классических солнечных батарей. Это серьёзно упростит запуск массового и безопасного производства.
Учёные варьировали толщину напыления, получив, как глухие, так и полупрозрачные образцы. Непрозрачные версии выдают КПД от 7 до 12%. Полупрозрачные модификации пропускают 41% видимого света и конвертируют солнечную энергию с эффективностью 7,6%.
Для полупрозрачного перовскита это выдающиеся показатели. По словам ведущего автора исследования Люка Уайта, разработка ляжет в основу генерирующих электричество тонированных окон и новых решений в устойчивой архитектуре.
Путь к коммерческому использованию
Независимые эксперты сходятся во мнении: выбранный метод напыления реально открывает дорогу к конвейерному выпуску.
Однако до коммерциализации разработчикам предстоит доказать долговечность таких панелей в реальных полевых условиях.
Авторы проекта не теряют времени. Заявка на патент уже подана через дочернюю компанию NTUitive. Сейчас идут переговоры с промышленными партнёрами для оперативного масштабирования процесса.
На текущем этапе главная задача — повысить срок службы батарей и научиться покрывать перовскитом площади больших размеров. Если испытания пройдут успешно, транспорт, электроника и обычные окна станут скрытыми поставщиками бесплатной энергии на массовом рынке.
Хочу первым узнавать о ТЕХНОЛОГИЯХ – ПОДПИСАТЬСЯ на Telegram
Читать свежие обзоры гаджетов на нашем сайте – TehnObzor.RU