Sevilijos Medžiagų mokslo instituto (ICMS) tyrėjų komanda Ispanijoje sukūrė hibridinį, perovskitais pagrįstą įrenginį, galintį vienu metu veikti ir lyjant, ir šviečiant saulei. Toks sprendimas padeda įveikti įprastus saulės elementų apribojimus, kai debesuotomis dienomis jų našumas pastebimai sumažėja.
Teigiama, kad ši inovacija gali paspartinti daiktų interneto (IoT) sprendimų diegimą ir įvairių lauko jutiklių plėtrą, ypač ten, kur būtina ilgalaikė autonomija stebint statinių būklę ar aplinkos sąlygas.
Saulės energetikos technologijų pažanga jau leido statyti didžiules saulės elektrines, kurios saulės energiją paverčia elektra be anglies dioksido emisijų. Vis dėlto žmonija vis dar panaudoja tik nedidelę dalį Saulės energijos, pasiekiančios Žemę.
Dėl to mokslininkai aktyviai tiria perovskitines medžiagas, kurios žada didesnį energijos konversijos efektyvumą nei tradiciniai saulės elementai. Perovskitų našumas ir palyginti maža gamybos kaina daro juos patraukliu pasirinkimu, tačiau iki šiol viena didžiausių kliūčių buvo patikimumas ir jautrumas aplinkos veiksniams.
ICMS sukurta technologija, leidžianti perovskitiniam elementui veikti tiek saulėje, tiek lyjant, iš dalies sprendžia ir šias patikimumo problemas.
Hibridinio įrenginio kūrimas
ICMS tyrėjai sukūrė itin ploną plėvelę, kuri ne tik apsaugo perovskitinę celę, bet ir leidžia generuoti energiją iš krentančių lietaus lašų. Plėvelė pagaminta pasitelkus plazmines technologijas, o jos storis nesiekia 100 nanometrų. Palyginimui, vidutinis žmogaus plaukas yra apie 80 000 nanometrų storio.
Ši plėvelė atlieka dvi svarbias funkcijas. Pirmiausia ji veikia kaip sandarinamoji danga: saugo perovskitinės celės cheminę sudėtį ir kartu gali padidinti šviesos sugertį. Antra, sluoksnis veikia kaip triboelektrinis paviršius, gebantis paversti krentančių lašų judesio (kinetinę) energiją elektros energija.
Laboratoriniai bandymai parodė, kad vienas lietaus lašas gali sukurti maždaug 110 V potencialų skirtumą — tokios įtampos gali pakakti nedideliam nešiojamam įrenginiui maitinti.
ICMS tyrėja Carmen Lopez pabrėžė, kad pasiūlytas sprendimas sujungia perovskitinių saulės elementų fotovoltinę technologiją su triboelektriniais nanogeneratoriais plonos plėvelės konfigūracijoje ir taip parodo abiejų energijos surinkimo sistemų suderinamumą viename įrenginyje.
Nauda IoT ir jutikliams
Įprasti saulės elementai efektyviausiai veikia ryškioje saulėje, tačiau debesuotomis dienomis jų galia ir našumas smarkiai krenta. Regionuose, kur lietūs dažni ir užsitęsę, tai tampa rimta kliūtimi platesniam saulės technologijų pritaikymui.
Sukūrus įrenginį, galintį veikti tiek lyjant, tiek šviečiant saulei, sprendžiama energinės autonomijos problema įvairiose taikymo srityse, kur svarbus nepertraukiamas energijos tiekimas.
Tyrėjų teigimu, jų sukurta technologija galėtų maitinti įvairius įrenginius, pavyzdžiui, šviesos diodų (LED) grandines, net ir tada, kai jos būtų panardintos į vandenį. Be to, tokios apsauginės dangos gali padėti perovskitinėms saulės baterijoms geriau atlaikyti temperatūros bei drėgmės svyravimus.
Mokslininkai taip pat atkreipia dėmesį į plazminėmis technikomis nusodinamų dangų potencialą kaip daugiafunkcį sprendimą: jos ne tik apsaugo jautrius energijos įrenginius, bet ir leidžia kurti sistemas, galinčias rinkti energiją iš skirtingų aplinkos šaltinių, pavyzdžiui, hibridinių saulės–lietaus panelių (dar vadinamų lietaus panelėmis).
Tokie tyrimai gali būti ypač reikšmingi kuriant autonominius lauko jutiklius, naudojamus dideliuose inžineriniuose statiniuose, pavyzdžiui, tiltuose, taip pat aplinkos stebėsenos sistemose, skirtose orų prognozėms ar precizinei žemdirbystei. Didelės naudos iš šios krypties technologijų tikimasi ir daiktų interneto (IoT) pramonėje.
