Миллиарды мелких электронных устройств — от пультов и клавиатур до датчиков и сигнализаций — работают в освещённых помещениях, но зависят от батареек, которые нужно регулярно менять. С ростом числа устройств, подключённых к интернету (IoT), замена элементов питания становится всё более затратной, трудоёмкой и вредной для экологии.
Учёные из University College London (UCL) вместе с коллегами из Китая и Швейцарии разработали перовскитные солнечные батареи, которые могут эффективно работать при комнатном освещении и служить значительно дольше существующих аналогов.
Как это работает
Перовскит — недорогой материал, способный поглощать определённые длины волн, что делает его подходящим для условий с низкой освещённостью. Однако у него есть существенный недостаток: микроскопические дефекты в кристаллической структуре («ловушки») препятствуют движению электронов и со временем снижают эффективность.
Команда UCL применила трёхкомпонентный химический подход:
- Хлорид рубидия улучшил равномерность роста кристаллов и уменьшил число «ловушек».
- Органические соли — N,N-диметилоктил аммоний иодид (DMOAI) и фенилэтиламмоний хлорид (PEACl) — стабилизировали ионы, предотвращая их расслоение на фазы, снижающие КПД.
По словам доцента UCL Моджтабы Абди Джалеби, технология использует доступные на Земле материалы и может быть реализована через простые процессы печати.
Зачем это нужно
Испытания показали, что новые элементы преобразуют 37,6% света при освещённости 1000 люкс (уровень хорошо освещённого офиса) в электричество — это примерно в шесть раз выше, чем у лучших коммерческих аналогов.
В тестах на долговечность батареи сохраняли 92% эффективности более 100 дней, тогда как необработанные образцы — только 76%. При нагреве до 55 °C и интенсивном освещении в течение 300 часов новые элементы показали 76% начальной эффективности против 47% у стандартных.
По расчётам, такие батареи могут питать небольшие устройства более пяти лет без замены источника энергии. Сейчас команда обсуждает с промышленными партнёрами масштабирование производства и коммерческое внедрение.
Работа опубликована в журнале Advanced Functional Materials.
