Tým z University College London vyvinul krystalický materiál s rekordní účinností absorpce umělého osvětlení, který může napájet klávesnice, dálkové ovladače a senzory v domácnosti bez použití jednorázových baterií.
Možnost upustit od jednorázových baterií v domácích zařízeních se stává stále reálnější díky průlomu, kterého dosáhli vědci z University College London (UCL). Tým pod vedením Modtaba Abdi-Jalebiho vyvinul solární články z perovskitu, které jsou schopné generovat elektřinu z vnitřního světla LED diod a dosahují rekordní účinnosti, která může přeměnit napájení elektronických zařízení s nízkou spotřebou energie.
Podle výzkumu zveřejněného v časopise Advanced Functional Materials otevírá tento vývoj dveře do nové éry, ve které budou klávesnice, dálkové ovladače, senzory a další zařízení fungovat pouze na základě okolního světla, čímž se odstraní neustálá nutnost výměny baterií.
Technologie perovskitu: účinnost při vnitřním osvětlení
Základem tohoto průlomu je technologie perovskitu, krystalického materiálu, jehož složení lze měnit tak, aby zachycoval vlny vyzařované umělým osvětlením. Na rozdíl od běžných solárních panelů, které jsou při slabém osvětlení málo účinné, jsou tyto články vyvinuté týmem UCL schopné využívat energii dostupnou v uzavřených prostorách.
Nová technologie umožní napájet klávesnice, dálkové ovladače a senzory pouze pomocí okolního světla.
DW zdůrazňuje, že tento přístup představuje inovativní řešení problému nestabilní závislosti na jednorázových bateriích, zejména v podmínkách rozvoje internetu věcí, který vyžaduje stále více energie pro malé zařízení.
Moitaba Abdi-Jalebi, docent Institutu objevů materiálů na University College London, zdůraznil: „Miliardy zařízení, která vyžadují malé množství energie, jsou závislá na výměně baterií, což je neudržitelná praxe. Tento počet bude s rozšiřováním internetu věcí dále růst.“
Výzkumník tvrdí, že perovskit se vyznačuje nízkou cenou a jednoduchou výrobou, což usnadní jeho masové zavedení.
Laboratorní testy ukazují, že články si po 300 hodinách intenzivního používání zachovávají 76 % svého výkonu.
Překonání nedostatků a výsledky laboratorních výzkumů
Vývoj těchto solárních článků nebyl jednoduchý. Jednou z hlavních překážek, s nimiž se vědci setkali, byla přítomnost defektů, tzv. „pastí“, které přerušovaly tok elektřiny a urychlovaly opotřebení materiálu.
Abychom si to lépe představili, můžeme si tyto „pasti“ představit jako výmoly nebo praskliny na silnici, po které má energie cirkulovat. Pokud je výmolů příliš mnoho, automobily – v tomto případě elektrony – se nemohou pohybovat a silnice se opotřebovává rychleji.
Aby tento problém vyřešili, tým použil jakýsi „opravný postup“: nejprve přidali chlorid rubidia, což umožnilo částicím materiálu růst rovnoměrněji. Poté přidali dvě speciální amoniakové soli, které pomohly udržet „silnici“ stabilní a zabránily oddělení jejích složek.
Tato inovace může změnit správu energie v domácnostech a snížit dopad baterií na životní prostředí.
Simen Huang, doktorand a hlavní autor studie, přirovnal výsledek k pečení: „Solární baterie s těmito malými vadami je jako rozkrájený dort. Pomocí kombinace strategií jsme tento dort znovu spojili.“ To znamená, že se jim podařilo obnovit materiál tak, aby byl kompaktní a efektivní a umožňoval elektřině „proudit“ bez překážek.
Laboratorní testy potvrdily úspěch těchto zásahů. Nové solární články z perovskitu dokázaly přeměnit 37,6 % vnitřního světla (při 1000 luxech, což odpovídá osvětlení moderní kanceláře) na elektřinu, což je světový rekord pro takové podmínky. Abychom ocenili rozsah tohoto průlomu, je třeba poznamenat, že tato účinnost je šestkrát vyšší než účinnost nejlepších solárních článků pro vnitřní použití, které jsou v současné době k dispozici.
Kromě toho byla také testována odolnost materiálu v náročných podmínkách: po 300 hodinách nepřetržitého vystavení jasnému světlu a vysokým teplotám (55 ℃ nebo 131 ℉) si články zachovaly 76 % své původní výkonnosti, zatímco tradiční modely si zachovaly pouze 47 %.
Doktorand Simin Huang a docent Mojtaba Abdi-Jalebi pózují vedle panelů solárních článků, které optimalizovali pro zachycování vnitřního světla .
Ačkoli tyto testy byly prováděny v kontrolovaných laboratorních podmínkách a neodrážejí přesně každodenní použití, demonstrují znatelný pokrok v odolnosti a životnosti tohoto nového typu solárních baterií. Je to, jako by po opravě ulice mnohem lépe odolávala dopravnímu provozu a nepříznivým povětrnostním podmínkám.
Potenciál a budoucnost technologie
Potenciál této technologie je obrovský. Podle údajů DW může napájet různé domácí spotřebiče, jako jsou klávesnice, dálkové ovladače, alarmy a bezdrátové senzory, a to pouze z okolního světla. Mezi její výhody patří nízká cena, použití dostupných materiálů a možnost výroby, která je stejně jednoduchá jako tisk novin.
Tým UCL v současné době vede jednání s průmyslovými partnery s cílem prozkoumat možnosti velkovýroby a komercializace této technologie. Pokud budou tyto iniciativy úspěšné, integrace perovskitových solárních článků do každodenních zařízení může změnit správu energie v domácnostech a výrazně snížit používání jednorázových baterií, což bude mít přímý dopad na ochranu životního prostředí. Kombinace rekordní účinnosti, stability a jednoduchosti výroby činí z této inovace jednu z nejslibnějších pro budoucnost domácí elektroniky.
