Mezinárodní tým vědců z University College London přišel s technologií, která by mohla změnit způsob, jakým napájíme domácí elektroniku. Nové solární panely dokážou efektivně sbírat energii ze světla žárovek a LED osvětlení. Klávesnice, dálkové ovladače, senzory či budíky by tak už nikdy nemusely potřebovat výměnu baterek.
Výzkumníci použili materiál zvaný perovskiy, který se už dnes využívá ve venkovních solárních panelech. Na rozdíl od tradičních křemíkových panelů lze jeho složení upravit tak, aby lépe pohlcoval specifické vlnové délky světla z interiérového osvětlení. Výsledky výzkumu byly publikovány v prestižním časopise Advanced Functional Materials.
Solární ovladač má už např. Samsung. Cílem je dostat panely i do menších zařízení a využít energii, která je všude kolem nás. Foto: Se souhlasem společnosti Samsung
Nové solární články dosahují účinnosti 37,6 procenta při osvětlení 1000 luxů, což odpovídá dobře osvětlené kanceláři. V praxi tak na elektřinu přemění více než třetinu energie, která na ně dopadne. Jde o světový rekord pro tento typ solárních panelů optimalizovaných pro vnitřní prostředí. Současně dostupné komerční panely jsou asi šestkrát méně účinné.
Nutno podotknout, že solární panely do některých svých modelů televizních ovladačů používá např. Samsung. Stále jde však o velmi málo rozšířenou technologii, která by mohla mít mnohem širší uplatnění.
Klíčový problém perovskitů byl vyřešen
Hlavní nevýhodou perovskitů byly drobné defekty v krystalové struktuře. Takzvané „pasti“ zachytávaly elektrony dříve, než se jejich energie stihla využít. Tyto defekty nejen narušovaly tok elektřiny, ale také přispívaly k degradaci materiálu.
„Solární článek s těmito drobnými defekty je jako dort nakrájený na kousky. Kombinací strategií jsme tento dort opět sestavili dohromady a umožnili tak náboji procházet snáze,“ vysvětluje hlavní autor studie Siming Huang z UCL Institute for Materials Discovery.
Tým použil chlorid rubidný, který podpořil homogennější růst perovskitových krystalů s minimálním napětím. Dvě další chemikálie stabilizovaly jodidové a bromidové ionty, což zabránilo jejich migraci a vzniku různých fází, které by narušovaly tok náboje.
Zlepšila se i životnost
Výzkumníci také testovali odolnost svých solárních článků proti degradaci. Po více než 100 dnech si nově vyvinuté články udržely 92 procent původního výkonu, zatímco kontrolní zařízení si zachovalo pouze 76 procent.
V náročném testu při 300 hodinách kontinuálního intenzivního světla a teplotě 55 °C si nové solární články udržely 76 procent výkonu. U kontrolního zařízení hodnota poklesla na 47 procent. Odhaduje se, že panely budou mít životnost pět let nebo déle, na rozdíl od několika týdnů či měsíců u předchozích prototypů.
Miliardový trh čeká na změnu
„Miliardy zařízení, která vyžadují malé množství energie, spoléhají na výměnu baterek. To je neudržitelná praxe. Toto číslo bude s rozšiřováním internetu věcí ještě růst,“ říká jeden z autorů studie Dr. Mojtaba Abdi Jalebi. Jen v EU se ročně prodá přes 200 milionů jednorázových knoflíkových baterií, přičemž většina z nich po vybití končí na skládkách.
Foto: Se souhlasem James Tye
Solární články zachycující energii z vnitřního osvětlení a zbytkového venkovního osvětlení jsou dnes drahé a neefektivní. Největší výhodou perovskitových panelů je jejich nízká cena. Pro jejich výrobu se používají hojně dostupné materiály a vyžadují pouze jednoduché zpracování.
Tým momentálně jedná s průmyslovými partnery o strategiích rozšíření a komerčním nasazení. Pokud se technologie osvědčí v praxi, mohli bychom se konečně rozloučit s nekonečným hledáním baterek do dálkových ovladačů či hodinek.
