Cercetătorii au produs primul „panou solar” flexibil din lume, care este suficient de subțire pentru a acoperi alte obiecte, astfel încât acestea să poată fi dublate ca sursă portabilă de energie.
O abordare inovatoare le-a permis oamenilor de știință să creeze celule solare de 150 de ori mai subțiri decât panourile existente pe bază de siliciu, fără a sacrifica niciuna dintre capacitățile lor de generare de energie. Aceste panouri ar putea fi aplicate în cele din urmă pe aproape orice obiect ca strat ușor de imprimat, cum ar fi mașini sau carcase pentru smartphone, permițând oricui să se încarce din mers și eliminând nevoia de ferme solare mari, au spus oamenii de știință.
Materialul realizat de cercetători are o grosime de puțin peste un micron (0,001 mm). Institutul Național de Știință și Tehnologie Industrială Avansată din Japonia (AIST) a certificat această invenție înainte de publicarea unui studiu științific în cursul acestui an.
În cadrul studiului, cercetătorii de la Universitatea din Oxford au realizat un nou material fotovoltaic (capabil să transforme lumina soarelui în energie) din structurile perovskite. Aceste formațiuni cristaline sunt versiuni sintetice ale oxidului de calciu și titan natural care pot fi produse relativ ieftin în laboratoare sau fabrici. La fel ca siliciul, cel mai comun material folosit pentru celulele solare, perovskitul produce o sarcină electrică în prezența luminii solare.
Oamenii de știință din întreaga lume se întrec pentru a debloca beneficiile perovskiților încă de la sfârșitul anilor 2000. Uneori descris ca fiind „Sfântul Graal” al energiei solareele permit teoretic ca panourile solare flexibile și ușoare să fie fabricate mult mai ieftin decât celulele de siliciu din generația actuală.
În timp ce perovskiții au un potențial imens, oamenii de știință s-au străduit să le sintetizeze pentru a le face să reziste peste câteva luni. Perovskiții sunt deosebit de predispuși la deteriorare din cauza prea multă umiditate și se pot desprinde după ce au fost expuși la aer prin reacții chimice volatile.
De-a lungul timpului, cercetătorii au descoperit că perovskiții pot fi menținute stabile în structuri stratificate, cum ar fi celulele tandem, care combină perovskiții și celulele de siliciu. Echipa de la Oxford a optat pentru o abordare „multi-joncțiune”, în care mai multe straturi fotosensibile corespunzătoare diferitelor lungimi de undă de lumină sunt combinate pentru a îmbunătăți fotosensibilitatea materialului solar global.
Stratul subțire de peliculă solară rezultat a fost eficient cu 27% la conversia luminii solare în energie – în comparație cu eficiența de aproximativ 22% a panourilor de siliciu de pe piață astăzi. Cercetătorii au remarcat că și-au îmbunătățit dramatic rezultatele cu perovskiții în ultimii cinci ani, începând cu o eficiență de 6%.
„Putem avea în vedere aplicarea straturilor de perovskit pe tipuri mai largi de suprafețe pentru a genera energie solară ieftină, cum ar fi acoperișul mașinilor și clădirilor și chiar spatele telefoanelor mobile”, a spus. Junke Wangprofesor de fizică la Universitatea Oxford, în a declaraţie. „Dacă se poate genera mai multă energie solară în acest fel, putem prevedea mai puțină nevoie pe termen lung de a folosi panouri de siliciu sau de a construi din ce în ce mai multe ferme solare”.
În timp, cercetătorii cred că perovskiții ar putea permite panourilor solare să depășească eficiența de 45% – limita superioară bazată pe abordările actuale și pe înțelegerea noastră a fizicii. Acest lucru le va permite să genereze mult mai multă energie pentru fiecare centimetru pătrat de material solar în funcțiune, generând în același timp energie în condiții de iluminare foarte scăzută.