Когда мы представляем себе солнечные батареи, в голове сразу возникают массивные панели, повернутые к солнцу. Но что, если «солнечные» элементы смогут заряжаться от обычного комнатного света?

Перовскитные солнечные элементы (PeSC) — это более дешевая и эффективная альтернатива традиционным кремниевым панелям. Они гибкие, легкие и могут работать даже при слабом освещении. Их КПД (коэффициент полезного действия) — то, сколько энергии они вырабатывают из полученного света — делает их идеальными для работы в помещении.

Ученые из Национального университета Ян Мин Чяо Тун (Тайвань) разработали перовскитные элементы, которые эффективно преобразуют свет от ламп в электричество.

Результаты опубликованы в издании APL Energy.

Обычные солнечные панели делают из кремния, — объясняет Фан-Чун Чен, один из авторов исследования. — Но они жесткие и тяжелые, а перовскитные можно делать тонкими, гибкими и даже полупрозрачными.

Раньше уже было известно, что PeSC могут соперничать с кремниевыми по эффективности на улице, но их главное преимущество — они отлично работают и в помещении. Такие элементы смогут питать пульты, умные часы или датчики для «умного дома».

Чтобы солнечный элемент мог работать от комнатного света, ученым пришлось изменить его структуру — подстроить так называемую «запрещенную зону». Это минимальная энергия, которая нужна электронам, чтобы перейти на другой уровень. Разные материалы поглощают свет разной длины волны, и, меняя состав перовскитного слоя, исследователи добились оптимального варианта для работы при искусственном освещении.

Перовскитные элементы эффективнее в помещении, — говорит Чен. — Это значит, их можно использовать не только на улице, но и в офисах, квартирах, при слабом свете.

Но у настройки запрещенной зоны есть побочный эффект — в материале появляются дефекты. Чтобы компенсировать потерю эффективности, ученые предложили способ их «залечивать».

Под ярким солнцем (около 12 000 люкс) их элементы показали КПД 12,7% — это скромно по сравнению с кремниевыми панелями (до 26%). Но при освещении в 2000 люкс (как в обычном офисе) КПД вырос до 38,7%.

Мы не ожидали, что наш метод не только повысит эффективность, но и улучшит стабильность элементов, — признается Чен. — Надеемся, это приблизит нас к массовому производству перовскитных панелей.

Главное преимущество таких элементов — их универсальность. Они могут питать устройства, которые раньше требовали батареек или проводов: датчики умного дома, медицинские гаджеты, электронные ценники. В странах с пасмурным климатом, где обычные солнечные панели работают плохо, это может стать прорывом.

Пока что исследователи тестировали элементы в лабораторных условиях. В реальности на них будут влиять перепады температуры, влажность, долговременная нагрузка — все это может снизить эффективность.

Ранее ученые продлили жизнь перовскитным солнечным батареям.