Koniec batériám? Nová technológia by mohla zjednodušiť používanie miliardy domácich zariadení
Predstavte si svet, v ktorom už nikdy viac nebudete musieť meniť batérie v malých zariadeniach. Vďaka novému prelomovému vývoju v oblasti solárnej technológie by sa táto vízia čoskoro mohla stať realitou, pričom sa nespolieha na slnko, ale na svetlo, ktoré je už vo vašej domácnosti. Nová štúdia, zverejnená 30. apríla v časopise Advanced Functional Materials, priniesla objav, že novo vyvinuté solárne články dokážu efektívne získavať energiu z vnútorného osvetlenia.
Tieto zistenia majú potenciál zmeniť energetiku malých zariadení s rozsiahlym využitím. Nová technológia by mohla umožniť, aby bežné gadgety ako klávesnice, alarmy a rôzne senzory fungovali výlučne vďaka svetlu, ktoré už je prítomné v interiéri. To by nielenže výrazne znížilo ekologickú záťaž, ale zároveň by to prinieslo obrovskú zmenu pre miliardy malých zariadení. Štúdia využila perovskitový materiál na zachytávanie svetla v solárnych článkoch.
Výskum ukazuje, že tento materiál je oveľa efektívnejší pri zachytávaní slabo výkonného, ambientného svetla v porovnaní s tradičnými prístupmi, vďaka čomu sa dokonale hodí pre interiérové aplikácie. Perovskity sú rodinou materiálov, ktoré preukázali schopnosť vyrábať vysoko výkonné solárne články s nízkymi výrobnými nákladmi. Súčasné solárne články, ktoré zachytávajú energiu z vnútorného svetla, sú drahé a neefektívne.
Na rozdiel od nich, špeciálne navrhnuté perovskitové interiérové solárne články, ktoré vedci vytvorili, dokážu získať oveľa viac energie než komerčné články. Tiež sú oveľa odolnejšie než iné prototypy. Mojtaba Abdi Jalebi, spoluautor štúdie a docent pre energetické materiály na University College London's Institute for Materials Discovery, uviedol, že miliardy zariadení, ktoré potrebujú malé množstvo energie, sa spoliehajú na výmenu batérií, čo je z dlhodobého hľadiska neudržateľná prax.
Počet týchto zariadení bude s rozmachom takzvaného internetu vecí exponenciálne rásť. Jalebiho tím sa snaží o vytvorenie udržateľnejšej a ekonomickejšej náhrady batérií. Perovskitový materiál sa už teraz teší čoraz väčšej popularite pri konštrukcii solárnych panelov, kde ponúka významné výhody oproti alternatívam na báze kremíka. Aj napriek svojmu obrovskému potenciálu čelí perovskit významným výzvam v oblasti odolnosti a dlhodobej výkonnosti.
Jedným z kritických problémov sú takzvané „pasce“, čo sú mikroskopické nedokonalosti v kryštálovej štruktúre perovskitu. Tieto pasce zachytávajú elektróny v mikroskopických chybách a medzerách, čím blokujú zber energie. Tieto defekty zároveň bránia toku elektrického prúdu a urýchľujú rozklad materiálu, a to v dôsledku nepravidelného pohybu náboja cez látku. S cieľom vyriešiť túto výzvu, vedci v najnovšej štúdii použili chemickú kombináciu na minimalizáciu týchto štrukturálnych chýb.
Tento prístup zahŕňal použitie chloridu rubídneho, ktorý „podporoval homogénnejší rast“ perovskitových kryštálov, a tým znižoval hustotu pascí. Pre zvýšenie stability a zabránenie degradácie materiálu použili ďalšie dve chemikálie. N, N-dimetyloctylamónium jodid (DMOAI) a fenetylamónium chlorid (PEACl), obidve organické soli amónia, boli aplikované na stabilizáciu dvoch typov iónov (jodidových a bromidových), aby sa zabránilo ich vzájomnému oddeleniu.
Vďaka tejto stratégii vedci úspešne vyriešili problém klesajúcej dlhodobej funkčnosti solárneho článku. Vedúci autor štúdie, Siming Huang, doktorand na UCL's Institute for Materials Discovery, použil pri vysvetľovaní metaforu, kde prirovnal solárny článok s týmito drobnými defektmi k „koláču rozrezanému na kúsky“. Po vyriešení problému s pascami vedci zistili, že ich solárne články transformovali až 37,6 % vnútorného svetla na elektrickú energiu.
Tento prelom bol dosiahnutý pri 1 000 luxoch, čo je jas „dobre osvetlenej kancelárie“. Štúdia tiež preukázala zlepšenú dlhodobú odolnosť. Solárne články si udržali 92 % svojej účinnosti počas 100 dní. Na porovnanie, kontrolné zariadenie, v ktorom perovskit nebol modifikovaný na elimináciu defektov, si zachovalo len 76 % svojej pôvodnej účinnosti. Tím teraz vedie rokovania s priemyselnými partnermi s cieľom „preskúmať stratégie rozšírenia a komerčného využitia“ perovskitových solárnych článkov.
Zdroj: the-express.com.
Zdroj Foto: depositphotos.com.
