V našich domácnostech se nachází spousta drobných zařízení, jako jsou alarmy či senzory, ve kterých je třeba pravidelně vyměňovat baterie, aby fungovaly. Nově vyvinuté „solární“ panely by je mohly napájet energií získanou pouze z vnitřního osvětlení interiéru..

„Miliardy zařízení, která vyžadují malé množství energie, se spoléhají na výměnu baterií – což je neudržitelná praxe. Toto číslo navíc poroste s rozšiřováním internetu věcí,“ uvádí Mojtaba Abdi Jalebi, docent energetických materiálů na Institutu pro objevování materiálů University College London.

Současné solární články na bázi křemíku však při zachycování energie z vnitřního osvětlení fungují neefektivně a takto získaná energie je příliš drahá. Proto se docent Jalebi se svým týmem pokusil vytvořit panely, které by něco takového dokázaly mnohem efektivněji.

Ve studii publikované 30. dubna v časopise Advanced Functional Materials vědci použili perovskit (CaTiO3 neboli oxid vápenato-titaničitý) k zachycení umělého světla v solárních článcích. Tento materiál se již používá v jiných solárních článcích a nabízí oproti tradičním solárním panelům na bázi křemíku zřetelné výhody.

Podle studie perovskit zejména absorbuje okolní světlo s nízkou intenzitou, nejen sluneční záření, efektivněji než tradiční metody, což ho činí ideálním pro použití v interiéru.

Efektivní využití vnitřního světla

Díky panelům na bázi perovskitu by v budoucnosti mohla řada osobních a domácích zařízení fungovat bez baterií. Solární články na bázi perovskitu byly šestkrát účinnější než ty na bázi křemíku při zachycování energie z vnitřního osvětlení.

„Z dlouhodobého hlediska představují solární články odvozené z perovskitu udržitelnější a nákladově efektivnější alternativu k bateriím,“ domnívá se Jalebi. A dodává: „Dokáží získat mnohem více energie než komerční články a jsou odolnější než jiné prototypy.

Dláždí cestu pro elektroniku napájenou okolním světlem, které je již v našich životech přítomno.“.

I když jsou jeho aplikace slibné, má přesto perovskit několik nevýhod, pokud jde o jeho stabilitu a životnost, se kterými se vědci musí popasovat předtím, než bude masově využit. V krystalové struktuře perovskitu se totiž často vyskytují nepatrné defekty, označované vědci jako pasti, v nichž mnohdy elektrony uvíznou, čímž brání efektivnějšímu využití energie.

To navíc rovněž přispívá k rychlejší degradaci materiálu v průběhu času v důsledku nelineárního toku náboje skrz materiál. Aby tomu zabránili, využili vědci kombinaci chemikálií ke snížení objemu těchto defektů.

Potřeba zbavit se pastí

Jednou z nich byl chlorid rubia, který podporoval homogennější růst krystalů perovskitu, což snížilo hustotu výskytu pastí. Dvě organické soli amoniaku byly také použity ke stabilizaci dvou typů iontů (jodidu a bromidu) a zabránění jejich oddělování.

Studie uvádí, že to pomohlo vyřešit problém dlouhodobého snižování výkonu solárních článků na bázi perovskitu. „Solární článek s těmito drobnými defekty si lze představit jako dort rozkrojený na kousky.

Kombinací strategií jsme tento dort opět složili dohromady, což umožňuje snadnější průchod náboje,“ řekl hlavní autor studie Siming Huang, doktorand na Ústavu pro objevování materiálů UCL.

Po těchto úpravách byly solární články na bází perovskitu schopny přeměnit 37,6 % vnitřního světla na elektřinu, a to při 1000 luxech, což je ekvivalent „dobře osvětlené kanceláře“. Díky úpravám se rovněž zvýšila životnost těchto solárních panelů, po dobu 100 dnů si udržely 92 % svého výkonu.

Předtím to bylo jen 76 %. Výhodou těchto článků je zejména jejich cena, materiály pro jejich vytvoření jsou totiž na Zemi hojné a vyžadují jen jednoduché zpracování. „Lze je tisknout stejným způsobem jako noviny,“ říká Jalebi.

Zdroj: LiveScience