Учёные создали солнечные батареи, которые одновременно видят свет и вырабатывают энергию

Исследователи из Корейского университета и Университета Донгук разработали инновационное молекулярное покрытие для органических солнечных элементов, которое позволяет одному устройству одновременно генерировать энергию и детектировать свет. Новое покрытие, названное БФА (бензол и фосфоновая кислота), при нанесении на прозрачный электрод из оксида индия-олова (ITO) образует самоорганизующийся монослой толщиной в одну молекулу.

Ключевое преимущество разработки заключается в решении фундаментального противоречия между солнечными элементами и фотодетекторами. Традиционно солнечные элементы оптимизированы для быстрого перемещения заряда с целью максимальной выработки энергии, тогда как фотодетекторы требуют подавления перемещения заряда для улавливания слабых световых сигналов. БФА-покрытие обеспечивает оптимальное выравнивание энергии на интерфейсе, что позволяет эффективно извлекать заряды и одновременно подавлять фоновый шум.

В ходе испытаний устройство продемонстрировало эффективность 28,6% при обычном освещении в помещении (1000 люкс, светодиоды, 2700 К), что превосходит показатели стандартных покрытий. Технология сохраняет 87% эффективности после 1000 часов непрерывной работы в помещении.

Экономическая эффективность также является значительным преимуществом новой разработки — соотношение цены и качества почти в 9 раз лучше по сравнению с существующими материалами. Технология хорошо масштабируется для работы с большими поверхностями без существенной потери эффективности.

Практическое применение БФА-покрытия открывает перспективы для создания автономных устройств, не требующих батарей или подзарядки: носимых гаджетов, датчиков для «умных» зданий, промышленных мониторов и миниатюрных систем видеонаблюдения. Технология совместима с гибкой электроникой, что расширяет возможности её использования в изгибаемых и носимых устройствах.

Данное открытие демонстрирует, как минималистичное решение — добавление одной молекулы на границе раздела — может решить проблему, которая годами препятствовала созданию многофункциональных устройств для помещений, и потенциально ускорить массовое внедрение фотоэлектрических систем внутри помещений.

Источник: Interestingeng Iineering