Прозрачные солнечные батареи смогут заряжать смартфоны через стекло дисплея

Ученые уже много лет работают над созданием технологии производства прозрачных солнечных элементов, стараясь приблизили ее к коммерческому применению. Команда из Южной Кореи добилась значительного прорыва, сосредоточив внимание на исследованиях модульности данных компонентов.

Это позволяет решить задачу масштабирования технологии прозрачных солнечных батарей и добиться перехода от отдельных элементов на опытных образцах к более крупным модулям, которые можно интегрировать в реальные устройства. Исследовательская группа из Ульсанского национального института науки и технологий (UNIST) в Южной Корее разработала технологию прозрачных солнечных батарей, способную напрямую заряжать аккумуляторы через стеклянную поверхность на которых они расположены.

Эта разработка найдет много применений, позволяя напрямую генерировать энергию через экраны смартфонов, окна автомобилей или фасадов зданий. В ходе практической демонстрации исследователи успешно зарядили смартфон с помощью естественного солнечного света, доказав, что экран мобильного устройства может функционировать как источник энергии. Технология имеет значительный коммерческий потенциал. По прогнозам, к 2031 году рынок фотоэлектрических систем, интегрированных в здания с прозрачными солнечными батареями, достигнет 86,7 миллиардов долларов.

Хотя ученые уже много лет работают над прозрачными солнечными элементами, подходящие материалы были разработаны лишь недавно. Например, в прошлом году исследователи из Высшей инженерной школы Университета Тохоку (Япония) создали прозрачный солнечный элемент, используя двухмерный лист толщиной в один атом со средней видимой прозрачностью 79 процентов. Кроме того, команда Массачусетского технологического института изучает технологию прозрачных солнечных батарей с использованием органических материалов, которые поглощают инфракрасный и ультрафиолетовый свет и используя его для генерации энергии, но пропуская при этом видимый свет.

Корейская команда UNIST использует кристаллический кремний (c-Si), наиболее распространенный и эффективный фотоэлектрический материал. Их стратегия модульности решает ключевые проблемы масштабирования прозрачной солнечной технологии для реального применения.

Разработанные элементы солнечных батарей имеют конструкцию с обратными контактами, а все электрические компоненты расположены на задней стороне каждого элемента, чтобы они не являлись препятствием для прохождения света. Кроме этого, ключевым моментом является инновация бесшовного объединения ячеек, которая устраняет зазоры между солнечными элементами без использования металлических связей, позволяя решить проблему, модульности конструкции традиционных солнечных элементов.

Прозрачная матрица опытной солнечной батареи площадью 16 кв. см достигла пиковой эффективности преобразования энергии 15,8 процента при сохранении среднего коэффициента пропускания видимого света на уровне 20 процентов. Традиционные непрозрачные кремниевые солнечные панели обычно имеют эффективность около 15-20 процентов. Соединив элементарные элементы, исследователи смогли регулировать выходное напряжение и мощность 0,64В и 15,8 миливатт для элемента площадью 1 кв. см² до 10,0В и 235 миливатт для модуля площадью 16 кв.см.

По мнению ученых дальнейшие исследования в этой области позволят создать способы производства таких солнечных элементов, которые могли бы стать ключевой технологией в экологически чистой энергетике будущего.

Источник: techspot