Πρωτοποριακά ηλιακά κύτταρα φορτίζουν τις ηλεκτρονικές συσκευές από το φως του σπιτιού

Μια επαναστατική τεχνολογία υπόσχεται να απαλλάξει εκατομμύρια μικροσυσκευές από την ανάγκη για μπαταρίες. Ερευνητές ανέπτυξαν μικροσκοπικά ηλιακά κύτταρα που συλλέγουν ενέργεια από το φως εσωτερικού χώρου – όπως εκείνο ενός γραφείου ή σαλονιού.

Η τεχνολογία αυτή που περιγράφεται στο περιοδικό Advanced Functional Materials, αξιοποιεί το υλικό περοβσκίτης (perovskite), το οποίο ήδη χρησιμοποιείται σε ορισμένα φωτοβολταϊκά. Το συγκεκριμένο υλικό ξεχωρίζει επειδή απορροφά το χαμηλής έντασης φως – όπως αυτό που υπάρχει σε κλειστούς χώρους – πολύ πιο αποδοτικά από τα παραδοσιακά φωτοβολταϊκά με βάση το πυρίτιο.

Σύμφωνα με τη μελέτη, τα νέα κύτταρα περοβσκίτη είναι έξι φορές πιο αποδοτικά από τα φωτοβολταϊκά μονοκρυσταλλικού πυριτίου όταν βρίσκονται σε εσωτερικό φωτισμό. Μακροπρόθεσμα, τα ηλιακά κύτταρα από περοβσκίτη αντιπροσωπεύουν μια πιο βιώσιμη και οικονομικά αποδοτική εναλλακτική λύση σε σχέση με τις μπαταρίες, δηλώνει ο συν-συγγραφέας της μελέτης Μοτζταμπά Αμπντί Τζαλέμπι, αναπληρωτής καθηγητής ενεργειακών υλικών στο Ινστιτούτο Ανακάλυψης Υλικών του University College London.

Αυτό θα μπορούσε να ανοίξει τον δρόμο για πληκτρολόγια, αισθητήρες, συναγερμούς και πολλές άλλες οικιακές και προσωπικές συσκευές που θα λειτουργούν μόνο με το φως του περιβάλλοντος.

«Δισσεκατομμύρια συσκευές που απαιτούν μικρές ποσότητες ενέργειας εξαρτώνται από την αντικατάσταση μπαταριών- μια μη βιώσιμη πρακτική. Αυτός ο αριθμός θα αυξηθεί καθώς επεκτείνεται το Διαδίκτυο των Πραγμάτων (Internet of things)», αναφέρει στο σχετικό δελτίο Τύπου ο Τζαλέμπι.

«Προς το παρόν, τα ηλιακά κύτταρα που συλλέγουν ενέργεια από το φως εσωτερικών χώρων είναι ακριβά και αναποτελεσματικά. Τα ηλιακά κύτταρα από περοβσκίτη για εσωτερικούς χώρους που κατασκευάσαμε μπορούν να συλλέξουν πολύ περισσότερη ενέργεια από τα εμπορικά διαθέσιμα ηλιακά κύτταρα και είναι πιο ανθεκτικά από άλλα πρωτότυπα. Ανοίγει το δρόμο για ηλεκτρονικά συστήματα που τροφοδοτούνται από το φως περιβάλλοντος που υπάρχει ήδη στη ζωή μας» εξηγεί ο ερευνητής.

Πώς ξεπέρασαν τις προκλήσεις στη σύνθεση του περοβσκίτη

Αν και ο περοβσκίτης προσφέρει σημαντικά πλεονεκτήματα, έχει επίσης μειονεκτήματα ως προς τη σταθερότητα και τη διάρκεια ζωής. Το πρόβλημα εντοπίζεται σε μικροσκοπικές «παγίδες» στην κρυσταλλική του δομή, οι οποίες εμποδίζουν τη ροή του ρεύματος και επιταχύνουν τη φθορά του υλικού.

Για να το αντιμετωπίσουν αυτό, οι επιστήμονες χρησιμοποίησαν έναν συνδυασμό χημικών ουσιών. Ανάμεσά τους, το χλωριούχο ρουβίδιο που ενίσχυσε την ομοιογενή ανάπτυξη των κρυστάλλων, καθώς και δύο οργανικά άλατα – το N,N-dimethyloctylammonium iodide (DMOAI) και το phenethylammonium chloride PEACl)- τα οποία σταθεροποίησαν τα ιόντα και απέτρεψαν τον διαχωρισμό τους. Αυτό βοήθησε στην αντιμετώπιση του ζητήματος της μακροπρόθεσμης υποβάθμισης της απόδοσης του ηλιακού στοιχείου, σύμφωνα με τη μελέτη.

«Ένα ηλιακό κύτταρο που έχει αυτά τα μειονεκτήματα είναι σαν μια τούρτα που έχει κοπεί σε κομμάτια. Εμείς ξαναβάλαμε τα κομμάτια επιτρέποντας στην ενέργεια να ρέει καλύτερα», εξηγεί ο Σίμινγκ Χουανγκ, επικεφαλής συγγραφέας της μελέτης και υποψήφιος διδάκτορας στο UCL.

Εντυπωσιακή απόδοση και διάρκεια

Μετά τις βελτιώσεις, οι ερευνητές διαπίστωσαν ότι τα ηλιακά κύτταρα μετέτρεπαν το 37,6% του φωτός εσωτερικού χώρου σε ηλεκτρική ενέργεια, υπό φωτισμό έντασης 1.000 lux — περίπου την ποσότητα φωτός που συναντάται σε ένα καλά φωτισμένο γραφείο. Επίσης, η απόδοσή τους διατηρήθηκε στο 92% ακόμα και μετά από 100 ημέρες χρήσης, σε αντίθεση με το 76% των κυττάρων ελέγχου.

Ο Τζαλέμπι ανέφερε ότι η ερευνητική ομάδα βρίσκεται ήδη σε συνομιλίες με τη βιομηχανία για την εμπορική αξιοποίηση της τεχνολογίας.

«Το μεγάλο πλεονέκτημα αυτών των κυττάρων είναι ότι έχουν χαμηλό κόστος — χρησιμοποιούν άφθονα υλικά και μπορούν να κατασκευαστούν με απλές διαδικασίες», κατέληξε ο ερευνητής.

ΠΗΓΗ: Live Science

www.ertnews.gr

Διαβάστε περισσότερα… Read More