Группа российских исследователей разработала новейший фотоэлемент, построенный на базе перовскита, способный преобразовывать искусственный свет в электричество с эффективности, сравнимой с обычными одноразовыми батарейками. Благодаря инновационной защитной оболочке из особого материала существенно продлевается срок службы устройства, что делает его не только долговечным, но и экологичным решением для питания современной электроники и датчиков.
Передовые технологии: преимущества перовскита
Активное участие в проекте приняли специалисты из Национального исследовательского университета «Высшая школа экономики» и другие ведущие научные коллективы России. В качестве основы был использован устойчивый и доступный материал — перовскит, который уверенно закрепился в роли нового стандарта для фотоэлектрических преобразователей. За счет уникальной структуры и защитной инкапсуляции удалось увеличить срок стабильной работы устройства до 10 000 часов, что сопоставимо c эксплуатацией традиционных одноразовых источников питания.
Экспериментальные прототипы уже успешно запитывали беспроводные сенсоры температуры и влажности, бесперебойно функционируя до 87 часов при типичной офисной освещенности около 1000 люксов. При увеличении яркости света до 3000 люксов такие фотоэлементы практически избавляются от необходимости дополнительной подзарядки, что открывает широкие возможности для автономного применения в реальных условиях, например, под офисными лампами или светильниками.
Новый стандарт автономного питания
По мнению профессора Сергея Макарова, возглавляющего лабораторию гибридной нанофотоники и оптоэлектроники, использование перовскитных фотоэлементов показывает значительные перспективы в обеспечении автономностью современной электроники. Такие устройства уже сегодня способны успешно конкурировать с классическими батарейками по эксплуатационным характеристикам и надежности, особенно там, где требуется долгосрочная и бесперебойная работа миниатюрных датчиков и носимых девайсов.
Особое внимание привлекает тот факт, что многие устройства интернета вещей вскоре смогут полностью обходиться без традиционных батареек, получая энергию из окружающего освещения благодаря новым технологиям. Этот подход значительно снижает нагрузку на экологию и затраты на обслуживание сложных систем, содержащих множество сенсоров.
Удобство также заключается в том, что современные аккумуляторы требуют регулярной подзарядки, а для замены батареек в больших сетях нужны немалые ресурсы. Перовскитная технология позволяет устранить эти недостатки, делая умные системы более автономными и долговечными.
Александра Болдырева, занимающаяся исследовательской работой в области энергетических технологий и руководящая этим проектом, отмечает, что следующий этап развития — это интеграция суперконденсатора и фотоэлемента в одно устройство. Это должно повысить эффективность и упростить использование нового источника энергии для широкого спектра интернет-устройств.
Перовскит: преимущества и уникальные свойства
Перовскит — это особый минерал с кристаллической структурой, изначально обнаруженный еще в XIX веке на территории России и названный в честь Льва Перовского. Благодаря высокой способности к поглощению света и минимальному количеству дефектов, этот материал сегодня используется повсеместно в производстве передовых солнечных панелей и фотоэлементов.
Заведующий лабораторией перспективной солнечной энергетики Данила Саранин подчеркивает, что настоящая сила перовскита раскрывается именно при низкой освещенности, когда обычные кремниевые элементы теряют свою эффективность. Это делает перовскитовые решения особенно актуальными для помещений, где рассеянный свет становится основным источником энергии для электронных устройств.
На мировом рынке сейчас лидируют компании, производящие фотоэлементы на основе аморфного кремния. Однако российская разработка по ключевым эксплуатационным характеристикам уже сегодня способна превзойти продукцию ведущих брендов, а ее дальнейшее масштабное производство обещает быть не только эффективным, но и выгодным в плане экономии ресурсов.
Глобальный рынок и перспектива российской новинки
В настоящее время около 80% компактных солнечных батарей, используемых для маломощных гаджетов и датчиков, поставляют известные зарубежные производители из Франции, Японии и Китая. Однако российский коллектив продемонстрировал способность создавать более мощные и экономичные аналогичные устройства на основе нового материала-базиса — перовскита.
Благодаря сниженным издержкам на сырье и производственные процессы, столь инновационные источники энергии могут занять свою нишу не только на внутреннем, но и на внешнем рынке. Решения на их основе подходят для самых разнообразных сфер — от умного дома и промышленных автоматизированных систем до носимых медицинских гаджетов и IoT-сенсоров.
Шаг к энергетически независимому будущему
Создание эффективных и долговечных перовскитных фотоэлементов открывает перед отечественной наукой и промышленностью совершенно новые горизонты. Экологи также отмечают, что этот шаг сделает умные технологии более природосберегающими, ведь одноразовые батарейки не только сложно перерабатываются, но и представляют угрозу для окружающей среды при неправильной утилизации.
Современные фотоэлементы уже доказали свою самостоятельность и долговечность, выполняя задачи без необходимости регулярной замены или подзарядки. Внедрение таких решений в повседневную жизнь означает качественное улучшение как для пользователей, так и для мирового сообщества, стремящегося к экологическому и технологическому прогрессу одновременно.
Будущее перовскитных технологий
Успех разработки дает уверенность российским ученым в дальнейшем расширении применения перовскитных фотоэлементов. В ближайшие годы можно ожидать появления новых поколений устройств, еще более адаптированных к различным условиям эксплуатации как в быту, так и на производстве. Исследовательские коллективы видят за этим направлением огромный потенциал для развития энергонезависимых и экологичных систем, что соответствует мировым трендам в области устойчивого развития и чистых технологий.
Таким образом, новый российский фотоэлемент на базе перовскита становится важным шагом к безотходному и высокоэффективному энергетическому будущему, что несомненно будет востребовано на мировом рынке и принесет ощутимые выгоды обществу.
Источник: biz.cnews.ru
