Литовский KTU материал помогает тайваньской команде достичь 37% эффективности перовскитных батарей для помещений

Репортаж от Wedoany，Исследователи из Каунасского технологического университета (KTU) Литвы синтезировали новый органический полупроводниковый материал, который позволил перовскитным солнечным батареям достичь фотоэлектрической эффективности 37,0% в условиях комнатного освещения, превзойдя характеристики традиционных крышных солнечных панелей в стандартных условиях тестирования.

Целью этого исследования является использование игнорируемой световой энергии в окружающей среде, например, света от настольных ламп, экранов мобильных телефонов и окон. Этот свет обычно поглощается стенами, мебелью и полом, не производя никакой электроэнергии. Батареи, изготовленные из этого материала, могут питать миллиарды датчиков Интернета вещей и небольших электронных устройств, снижая зависимость от батарей, требующих частой замены.

Ключевой прогресс был достигнут доктором Астой Дабулене (Asta Dabulienė), старшим научным сотрудником группы химии материалов KTU, которая синтезировала серию новых производных тиазоло[5,4-d]тиазола (thiazolo[5,4-d]thiazole derivatives). Эти органические полупроводники были разработаны для использования в качестве дырочного транспортного слоя внутри перовскитных солнечных батарей, отвечающего за селективное перемещение положительных носителей заряда при одновременном блокировании электронов, что снижает рекомбинационные потери и повышает эффективность батареи.

Доктор Дабулене объяснила, что идеальный дырочный транспортный полупроводник должен обладать высокой подвижностью дырок и хорошим выравниванием энергетических уровней с соседними слоями. Одно из соединений, содержащее фрагмент донора трифениламина, обладает структурными свойствами, необходимыми для хорошей работы в условиях комнатного освещения.

Исследователи из Университета Мин Чи (Тайвань) использовали полупроводник, разработанный KTU, для создания перовскитных солнечных батарей, оптимизированных для использования в помещениях. При освещении светодиодом 3000 K и 1000 люкс (что соответствует яркости хорошо освещенного офиса) батарея достигла эффективности преобразования мощности 37,0%. Для сравнения, типичные коммерческие кремниевые солнечные панели в стандартных условиях наружного тестирования имеют эффективность около 20–22%. Следует отметить, что батареи для помещений и улиц работают при разной интенсивности света, поэтому значения эффективности не являются напрямую взаимозаменяемыми.

Этот результат был достигнут благодаря сотрудничеству трех исследовательских групп с трех континентов. KTU в Литве отвечал за синтез и характеризацию органических полупроводников, Университет науки и технологий имени короля Абдаллы (King Abdullah University of Science and Technology) в Саудовской Аравии — за теоретическое моделирование новых соединений, а Университет Мин Чи на Тайване — за создание и тестирование батарей. Профессор Гражаулевичюс (Gražulevičius) из группы химии материалов KTU отметил, что международное сотрудничество расширяет возможности, которые может достичь любая отдельная команда. Его команда уже воплощает эту идею — в ее состав входят члены из Литвы, Украины, Индии, Пакистана, Армении, Египта и Нигерии, и только в 2024 году она получила четыре проекта программы «Горизонт Европа». Гражаулевичюс считает, что, несмотря на такие проблемы межкультурного сотрудничества, как коммуникационные разрывы, разные рабочие культуры и организационная сложность, разнообразие идей, возникающих из разных контекстов, эффективно стимулирует инновации.

Исследователи отмечают, что перовскитные фотоэлектрические батареи для помещений могут быть непосредственно встроены в мобильные телефоны, датчики умного дома и небольшие электронные устройства, позволяя им собирать окружающий свет вместо расходования заряда батареи. В рамках структуры Интернета вещей собранная электроэнергия может в реальном времени регулировать работу устройств, оптимизируя потребление энергии. Исследовательская группа рассматривает высокую производительность, низкую стоимость и универсальность как критерии, которым должно соответствовать любое коммерчески жизнеспособное решение для помещений. Следующим шагом является масштабирование материала, чтобы приблизить его к производству устройств.

Данный материал скомпилирован платформой Wedoany. При цитировании материалов, созданных с помощью искусственного интеллекта (ИИ), необходимо обязательно указывать источник — «Wedoany». В случае выявления нарушения прав или иных проблем просим своевременно информировать нас. Сайт оперативно внесёт изменения или удалит материал.Электронная почта: news@wedoany.com