Технології
Технології

Безсвинцеві фотоелементи зможуть працювати всередині будівель

Вчені дослідили два безсвинцевих перовськітоподібних матеріали та перевірили їхню здатність збирати світло у приміщенні. Хоча при освітленні на вулиці пристрої з них демонстрували лише 1% ефективності, їхня ефективність зросла до 4–5% при освітленні в приміщенні. Такий рівень продуктивності відповідає чинному галузевому стандарту для фотоелектрики в приміщенні та є достатнім для живлення тонкоплівкових транзисторних ланцюгів. Стаття про це доступна у журналі Advanced Energy Materials.

Чому звичайні кремнієві сонячні елементи не працюють всередині приміщень?

Фотоелементи слугують для перетворення світлової енергії у електричну за допомогою фотоефекту — «вибивання» електронів із речовини під дією світла. За останні кілька років попит на бездротові пристрої з власним живленням, як-от розумні датчики для моніторингу здоров'я та самопочуття, істотно зріс. Значна частина цих бездротових пристроїв використовується в приміщеннях, де присутнє світло різних спектрів та інтенсивностей. Використання фотоелектричної енергії для них було б привабливим джерелом живлення. Однак, як правило, інтенсивність внутрішніх джерел світла приблизно на три порядки нижче, ніж у сонячного світла. У результаті, хоча комерційні кристалічні кремнієві сонячні елементи придатні для збирання наземного сонячного випромінювання, вони неефективні для оптимального збирання світла в приміщенні.

Які матеріали використали вчені?

Сонячні елементи з мінералом перовскітом демонструють свою ефективність, однак вони містять токсичний свинець. Для нової роботи дослідники зосередилися на так званих несвинцевих перовскітоподібних матеріалах, які розробляються для використання в сонячних елементах наступного покоління. За своєю структурою вони схожі на типові перовскіти, але не містять токсичних інгредієнтів. Це робить їх безпечнішими, проте такі типи матеріалів не поглинають сонячне світло з достатньою ефективністю.

Що показало дослідження?

Команда дослідила ефективність двох безсвинцевих перовськітоподібних матеріалів в умовах освітлення в приміщенні. Хоча при освітленні на вулиці пристрої з них демонстрували лише 1% ефективності, їхня ефективність зросла до 4–5% при освітленні в приміщенні. Такі показники відповідають наявному галузевому стандарту для фотоелектричних батарей у приміщенні. Дослідники змогли продемонструвати, що прилади міліметрового масштабу з цих матеріалів збирають достатньо енергії, щоб живити тонкоплівкові транзисторні ланцюги.

Автори роботи переконані, що ефективність матеріалів можна буде підвищити, щоб створити наступне покоління фотоелектричних пристроїв для використання у приміщеннях.