Представьте: обычное офисное окно или лобовое стекло автомобиля незаметно превращается в источник чистой энергии. Учёные из Наньянского технологического университета в Сингапуре (NTU) создали полупрозрачные перовскитные солнечные элементы, которые настолько тонкие, что их толщина в 10 000 раз меньше человеческого волоса. При этом они сохраняют высокую эффективность и почти не меняют внешний вид стекла.
Новая разработка может радикально изменить городскую энергетику. Вместо громоздких панелей на крышах энергию будут генерировать сами фасады зданий, окна автомобилей и даже «умные» очки. Исследователи под руководством Аннализы Бруно (Annalisa Bruno) показали, что технология работает не только при прямом солнечном свете, но и в условиях рассеянного освещения — как раз то, что нужно для плотной городской застройки.
Как работают ультратонкие солнечные клетки
Команда использовала метод термического испарения в вакууме — промышленный процесс, при котором материал нагревается до состояния пара и равномерно осаждается на подложку. Это позволило создать сверхтонкие слои перовскита толщиной всего 10 нанометров без использования токсичных растворителей. Учёные получили как полностью непрозрачные, так и полупрозрачные версии. Последние пропускают до 41% видимого света и при этом преобразуют солнечную энергию с эффективностью 7,6%.
По словам первого автора исследования Люка Уайта (Luke White), такие показатели относятся к одним из лучших среди полупрозрачных перовскитных элементов, полученных аналогичным способом. Материал остаётся нейтральным по цвету, поэтому его можно легко интегрировать в архитектуру и дизайн без ущерба для эстетики.
Где это можно использовать
Потенциал технологии огромен. Небоскрёбы со стеклянными фасадами смогут частично обеспечивать себя электричеством. Автомобили с «солнечными» стёклами будут подзаряжать аккумуляторы даже во время движения. В перспективе — «умные» окна, очки и другие повседневные поверхности, которые незаметно вырабатывают энергию. По предварительным оценкам, одно большое офисное здание с такими стёклами может генерировать сотни мегаватт-часов электричества в год.
Сэм Странкс (Sam Stranks) из Кембриджского университета, независимый эксперт, отметил, что метод термического испарения упрощает масштабирование производства и может ускорить переход к коммерческому применению. Главные задачи на ближайшее время — повышение долговечности и стабильности элементов.
Работа опубликована в журнале ACS Energy Letters.
