Люди скоро зможуть заряджати гаджети прямо від вікон: вчені представили нову технологію

У Швейцарії співробітники Федеральної політехнічної школи Лозанни (EPFL) розробили рекордно прозорі сонячні панелі, які дозволять ефективно генерувати електроенергію у будинках. Подробиці оприлюднено на офіційному сайті закладу.

У 1990-х роках Браян О'Реган і професор Майкл Гретцель винайшли мезоскопічні сенсибілізовані барвником сонячні елементи (DSC), названі "елементами Гретцеля". Вони перетворюють світло на електрику за допомогою фотосенсибілізаторів — сполук барвників, які поглинають світло та вводять електрони в масив оксидних нанокристалів, які згодом збираються у вигляді електричного струму. Тепер вчені збільшили ефективність таких панелей до 15% при прямому сонячному світлі та до 30% при навколишньому освітленні.

"Наші досягнення відкривають доступ до високопродуктивних DSC і обіцяють перспективні перспективи для використання їх як джерела живлення та заміни батареї для малопотужних електронних пристроїв, які використовують навколишнє світло для отримання енергії", — заявили автори дослідження.

Елементи Гретцеля мають високу прозорість, до того ж їх можна дешево виготовляти в різних кольорах. Їх вже застосовують у теплицях, світлових люках і навіть скляних фасадах, проте кількість енергії, що генерується, була досить мала. Тепер ефективніші сонячні панелі зможуть використовувати для зарядки різних гаджетів прямо від вікон або інших прозорих поверхонь.

Фотосенсибілізатори прикріплюються до поверхні нанокристалічних мезопористих плівок діоксиду титану, просочених окислювально-відновними електролітами або твердим матеріалом із перенесенням заряду. Вся конструкція спрямована на вироблення електроенергії за рахунок переміщення електронів від фотосенсибілізатора до електричного виходу, такого як пристрій або блок зберігання. Ключ до підвищення ефективності елементів лежить у розумінні того, як молекули барвника збираються на поверхні наноплівок, та управління цим процесом.

Група вчених на чолі з Майклом Гретцелем та Андерсом Хагфельдтом вигадали новий спосіб упаковки двох фотосенсибілізаторів для покращення характеристик панелі, адже разом речовини збирають світло по всій видимій області. Метод полягає в нанесенні моношару матеріалу, що отримується з гідроксамової кислоти на нанокристали діоксиду титану, в результаті поглинання сенсибілізатором уповільнюється, дозволяючи щільно і рівномірно розмістити їх на поверхні.

Команда протестувала отримані елементи на протязі понад 500 годин і довела їхню стабільність. У разі збільшення активної площі до 2,8 квадратних сантиметрів ефективність перетворення енергії досягла 28,4–30,2% у широкому діапазоні інтенсивності навколишнього освітлення.

Раніше вчені зі США спростили конструкцію сонячних батарей та змусили їх збирати більше енергії. Нова технологія побила рекорд, досягнувши ефективність 93,3%.