Для питания комнатного освещения разработали перовскитные батарейки

Ученые из НИТУ «МИСиС» создали перовскитные фотопреобразователи на основе наночастиц оксида никеля для автономного питания беспроводной маломощной электроники от комнатного освещения. Новые фотомодули способны обеспечить энергией также фитнес-трекеры, умные часы и наушники. Статья опубликована в журнале Solar Energy Materials and Solar Cells.

Быстро растущий рынок беспроводных устройств требует автономных источников энергии с низким энергопотреблением. Решением может стать компактная внутренняя фотоэлектрическая батарейка. Солнечные батареи с этой задачей не справляются, поскольку их «работоспособность» зависит от прямого солнечного света. Новое поколение батареек на основе планарных перовскитных фотоэлементов изготавливается из оксида олова. Основной их недостаток — снижение значения максимальной мощности при непрерывной работе фотоэлемента.

Команда молодых ученых лаборатории «Перспективная солнечная энергетика» НИТУ «МИСиС» предложила в качестве решения проблемы перевернутую конфигурацию фотомодуля с использованием наночастиц оксида никеля.

«В этой работе мы показываем, что перовскитные солнечные элементы могут быть реализованы в инвертированной (перевернутой) конфигурации с использованием NiO в качестве материала для переноса дырок. Для создания модулей на основе NiO мы использовали обычный высокотемпературный (300 °C) и низкотемпературный (<100 °C) процессы. Плотность мощности 36,5 мкВт/см2 была достигнута для сплошного слоя NiO, в то время как 28,4 мкВт/см2 было получено с ячеек со слоем из наночастиц NiO при стандартной освещенности любого офиса — 400 люкс. Полученной мощности хватит для мелких датчиков и даже для наушников и беспроводной клавиатуры», — рассказывает одна из авторов исследования Татьяна Комаричева.

Помимо разницы в плотности мощности, наночастицы NiO позволили создать первый низкотемпературный неорганический слой, транспортирующий положительные носители заряда для перовскитного солнечного элемента с низким уровнем освещенности. Его можно легко масштабировать до 1 см² без потери производительности. Полученные прототип площадью 5 см² позволил обеспечить энергией беспроводной Bluetooth Low Energy (BLE) датчика, предназначенного для передачи данных о температуре/давлении/влажности в помещении.

Кроме того, новые фотомодули можно будет использовать для питания «умных» банковских карт, пультов управления бытовой техникой, компьютерных мышей и клавиатур, маломощной техники типа кухонных весов, а также носимой электроники. Лабораторные испытания созданных прототипов продолжаются.