Солнечные батареи уменьшились в размерах благодаря нанотрубкам

Фото: Le Tu / Фотодом / Shutterstock

Коллектив ученых из США и Австралии разработал солнечную батарею, которой не нужен аккумулятор, поэтому она существенно легче и мобильнее обычных батарей такого типа.

Принцип работы любой солнечной батареи основан на преобразовании солнечной энергии (потока фотонов) в электрический ток. Современные устройства состоят из собственно батареи, которая энергию синтезирует, и аккумулятора, который полученную энергию хранит. Однако его размеры зачастую больше самой батареи, что делает устройство громоздким и не портативным.

Авторы изобретения предложили схему солнечной батареи, способной собирать и хранить солнечную энергию без использования дополнительных аккумуляторов.

Новое устройство представляет собой гибкую ленту-сэндвич из трех электродов и редкого на поверхности Земли минерала перовскита.

Под воздействием солнечных лучей светочувствительный слой (перовскит) генерирует электроны и так называемые дырки (места в энергетической зоне, откуда электроны ушли), которые сохраняются на двух электродах. При замыкании электрической цепи между ними накопленный заряд обеспечивает питание устройства без солнечного облучения. Важно, что процесс накопления заряда и использование солнечной энергии может идти одновременно.

Новая солнечная батарея отличается от обычной не только тем, что в ее основе лежит перовскит, а не кремний, как обычно, но и сложной структурой электродов. Сами электроды, которые взяли ученые для батареи, состоят из нанотрубок гидрооксида меди, осажденных с оксидом марганца (в нем и хранится заряд).

Таким образом, батареи стали более легкими и портативными, а количество их полных циклов работы (моментов от одной зарядки до другой) возрастает в три раза по сравнению с обычными, которые обещают 3000 циклов при разрядке на 80% (на большую величину разряжать аккумуляторы нерационально).

Пока что ученые собрали опытный образец. В будущем это решение открывает возможность использования солнечных батарей в беспилотных летательных аппаратах (дронах) или как элемента «умной одежды».

Исследование опубликовано в журнале Nature Communications

Напомним, уникальные свойства перовскита как перспективного материала для солнечной энергетики открыты сравнительно недавно. Журнал Science включил его в топ-10 прорывов 2013 года.