Люди скоро смогут заряжать гаджеты прямо от окон: ученые представили новую технологию
Исследователи повысили эффективность производства электроэнергии как под Солнцем, так и при непрямом освещении.
В Швейцарии сотрудники Федеральной политехнической школы Лозанны (EPFL) разработали рекордно прозрачные солнечные панели, которые позволят эффективно генерировать электроэнергию в домах. Подробности обнародованы на официальном сайте учреждения.
В 1990-х годах Брайан О’Реган и профессор Майкл Гретцель изобрели мезоскопические сенсибилизированные красителем солнечные элементы (DSC), названные “элементами Гретцеля”. Они преобразуют свет в электричество с помощью фотосенсибилизаторов — соединений красителей, которые поглощают свет и вводят электроны в массив оксидных нанокристаллов, которые впоследствии собираются в виде электрического тока. Теперь ученые увеличили эффективность таких панелей до 15% при прямом солнечном свете и до 30% при окружающем освещении.
“Наши достижения открывают доступ к высокопроизводительным DSC и обещают многообещающие перспективы для использования их в качестве источника питания и замены батареи для маломощных электронных устройств, которые используют окружающий свет для получения энергии”, — заявили авторы исследования.
Элементы Гретцеля обладают высокой прозрачностью, к тому же их можно дешево изготавливать в разных цветах. Их уже применяют в теплицах, световых люках и даже стеклянных фасадах, однако количество генерируемой энергии была довольно мала. Теперь же более эффективные солнечные панели смогут использовать для зарядки различных гаджетов прямо от окон или других прозрачных поверхностей.
Фотосенсибилизаторы прикрепляются к поверхности нанокристаллических мезопористых пленок диоксида титана, пропитанных окислительно-восстановительными электролитами или твердым материалом с переносом заряда. Вся конструкция направлена на выработку электроэнергии за счет перемещения электронов от фотосенсибилизатора к электрическому выходу, такому как устройство или блок хранения. Ключ к повышению эффективности элементов лежит в понимании того, как молекулы красителя собираются на поверхности нанопленок, и управлении этим процессом.
Группа ученых во главе с Майклом Гретцелем и Андерсом Хагфельдтом придумали новый способ упаковки двух фотосенсибилизаторов для улучшения характеристик панели, ведь вместе вещества собирают свет по всей видимой области. Метод заключается в нанесения монослоя материала, получаемого из гидроксамовой кислоты на нанокристаллы диоксида титана, в результате поглощение сенсибилизатором замедляется, позволяя плотно и равномерно разместить их на поверхности.
Команда протестировала полученные элементы в течении более 500 часов и доказала их стабильность. При увеличении активной площади до 2,8 квадратных сантиметров эффективность преобразования энергии достигла 28,4–30,2% в широком диапазоне интенсивности окружающего освещения.
