Солнечные элементы из перовскита в последнее время привлекли к себе большое внимание в исследовательских кругах из-за значительного и относительно быстрого скачка в их эффективности, но токсичный свинец, который они содержат, - это то, без чего инженеры предпочли бы обойтись. В разработке есть альтернативы, и ученые только что открыли новое применение для этих более безопасных и экологически чистых типов поглотителей света, обнаружив, что они могут получать энергию из внутреннего освещения с впечатляющей эффективностью.
Исследование было проведено учеными из Китая и Великобритании и сосредоточено на так называемых бессвинцовых материалах инспирируемых перовскитом (PIM), которые разрабатываются для использования в солнечных элементах следующего поколения. Они похожи по структуре на типичные перовскиты на основе галогенида свинца, но не содержат тех же токсичных ингредиентов. Это делает их более безопасными, но за это приходится платить, поскольку эти типы материалов не поглощают солнечный свет с такой же эффективностью.
Как оказалось, в первую очередь они могут пригодиться в помещении. Команда взяла пару «образцовых» PIM и исследовала их работу в условиях внутреннего освещения, в результате чего они обнаружили, что, хотя запрещенные зоны слишком широки, чтобы превзойти их в солнечных приложениях, они почти идеально подходят для сбора света внутри помещений.
По словам исследователей, PIM могли работать с эффективностью около 1 процента при солнечном свете, но при внутреннем освещении этот показатель увеличился до четырех или пяти процентов. Хотя это далеко от некоторых экспериментальных перовскитных солнечных элементов, работающихв условиях внутреннего освещения, ученые говорят, что это на одном уровне с текущим отраслевым стандартом для фотовольтаики для внутренних помещений. Они смогли продемонстрировать, что PIM миллиметрового размера могут выдавать достаточно энергии для питания схем на тонкопленочных транзисторах, но на этом потенциал не заканчивается.
«Эффективно поглощая свет, исходящий от ламп, обычно используемых в домах и зданиях, материалы могут превращать свет в электричество с эффективностью, уже доступной в диапазоне коммерческих технологий», - говорит доктор Роберт Хой из Имперского колледжа Лондона. «Мы также уже определили несколько возможных улучшений, которые позволят этим материалам в ближайшем будущем превзойти характеристики текущих внутренних фотоэлектрических технологий».
Команда представляет себе, что однажды эти типы материалов будут использоваться всевозможными способами, используя свет от ламп и домашних ламп для питания телефонов, умных колонок, носимых устройств и датчиков. Перед тем, как что-либо из этого произойдет, предстоит провести еще много исследований и разработок, но этот прорыв открывает некоторые интересные новые возможности для продолжения изучения.
«В дополнение к их экологической природе, эти материалы потенциально могут быть технологически положены на нетрадиционных субстратах, таких как пластмассы и ткань, которые несовместимы с традиционными технологиями», - говорит профессор Винченцо Пекуниа из Университета Сучжоу. «Таким образом, бессвинцовые материалы PIM могут вскоре позволить использовать безбатарейные устройства для носимых устройств, мониторинга в здравоохранении, умных домов и умных городов».
Исследование было опубликовано в журнале Advanced Energy Materials.
Источник: New Atlas / Imperial College London