Μια ομάδα ερευνητών υποστηρίζει ότι, επινόησε μια καινοτομία που “ανοίγει τον δρόμο για τις ηλεκτρονικές συσκευές που τροφοδοτούνται από το φως του περιβάλλοντος που ήδη υπάρχει γύρω μας”.
Ένα σύνολο από προσωπικές και οικιακές συσκευές, θα μπορούσαν μια μέρα να λειτουργούν χωρίς μπαταρία, μετά την εξέλιξη μιας πρωτοποριακής, νέας ηλιακής τεχνολογίας. Τα νέα αυτά, ηλιακά κύτταρα, έχουν τη δυνατότητα να αξιοποιούν την ενέργεια από το φως του εσωτερικού χώρου.
Σύμφωνα με τους ερευνητές, η ανακάλυψη έχει
εκτεταμένες εφαρμογές και θα μπορούσε να δώσει στους καταναλωτές τη δυνατότητα να τροφοδοτούν με ρεύμα διάφορες συσκευές, όπως πληκτρολόγια, ξυπνητήρια και αισθητήρες, μόνο με τη χρήση του φωτός από το εσωτερικό περιβάλλον.Στην μελέτη τους, η οποία δημοσιεύτηκε στις 30 Απριλίου, στο περιοδικό Advanced Functional Materials, οι ερευνητές χρησιμοποίησαν περοβσκίτη για να συγκεντρώσουν φως σε ηλιακά κύτταρα.
Το υλικό αυτό, χρησιμοποιείται ήδη σε άλλα ηλιακά κύτταρα και προσφέρει διακριτά οφέλη σε σχέση με τα παραδοσιακά ηλιακά πάνελ που βασίζονται στο πυρίτιο. Συγκεκριμένα, ο περοβσκίτης απορροφά το χαμηλότερης ισχύος φως του περιβάλλοντος πιο αποτελεσματικά σε σχέση με τις παραδοσιακές μεθόδους, σύμφωνα με την μελέτη, κάνοντάς τον ιδανικό για εσωτερική χρήση.
Τα νέα κύτταρα από περοβσκίτη των ερευνητών, ήταν έξι φορές πιο αποτελεσματικά σε σχέση με τα ηλιακά κύτταρα που βασίζονται στο πυρίτιο.
Μακροπρόθεσμα, τα ηλιακά κύτταρα που αντλούν ενέργεια από τον περοβσκίτη, αποτελούν μια πιο βιώσιμη και οικονομική εναλλακτική σε σχέση με τις μπαταρίες, σημειώνει ένας από τους συγγραφείς, ο Mojtaba Abdi Jalebi, αναπληρωτής καθηγητής της ενέργειας των υλικών στο ινστιτούτο για την ανακάλυψη υλικών του University College London.
“Δισεκατομμύρια από συσκευές που απαιτούν μικρά ποσά ενέργειας, βασίζονται στην αντικατάσταση των μπαταριών – μια μη βιώσιμη πρακτική. Ο αριθμός αυτός θα αυξάνεται όσο επεκτείνεται το δίκτυο επικοινωνίας που απαιτεί πληθώρα συσκευών”, εξηγεί ο Jalebi σε δήλωσή του.
“Αυτή τη στιγμή, τα ηλιακά κύτταρα που συλλέγουν ενέργεια από το εσωτερικό φως, είναι ακριβά και μη αποδοτικά. Τα ειδικά κατασκευασμένα μας ηλιακά κύτταρα από περοβσκίτη, μπορούν να συλλέξουν πολύ περισσότερη ενέργεια σε σχέση με τα κύτταρα του εμπορίου, ενώ είναι πιο ανθεκτικά από όλα τα άλλα πρωτότυπα. Ανοίγουν τον δρόμο για τις ηλεκτρικές συσκευές που αντλούν ενέργεια από το φως του περιβάλλοντος και που υπάρχουν ήδη στη ζωή μας”.
Οι προκλήσεις της σύνθεσης του περοβσκίτη
Ήδη ο περοβσκίτης, γίνεται ένα δημοφιλές υλικό για χρήση σε ηλιακά πάνελ, με παρατηρημένα πλεονεκτήματα σε σχέση με τα υλικά που έχουν ως βάση τους τη σιλικόνη (πυρίτιο).
Ενώ ωστόσο, οι εφαρμογές του είναι πολλά υποσχόμενες, το υλικό έχει ορισμένα μειονεκτήματα ως προς τη σταθερότητα και την μακροζωία του.
Ο καθοριστικός παράγοντας εδώ, είναι στα μικροσκοπικά, θραυστά υλικά ή οι εσοχές στο εσωτερικό του υλικού, τα οποία αποτρέπουν την αξιοποίηση της ενέργειας.
Ακόμη, ενώ τα θραυστά υλικά αναχαιτίζουν τη ροή του ηλεκτρισμού, επιταχύνουν την υποβάθμιση του υλικού με το πέρασμα του χρόνου, λόγω της μη γραμμικής ροής του φορτίου μέσα στο υλικό.
Για να το αντισταθμίσουν, οι ερευνητές της νέας μελέτης, αξιοποίησαν έναν συνδυασμό χημικών για τον περιορισμό του όγκου αυτών των ελαττωμάτων.
Αυτός περιλαμβάνει την εφαρμογή χλωριούχου ρουβίδιου, το οποίο “προάγει πιο ομοιογενή ανάπτυξη” των κρυστάλλων περοβσκίτη, και περιορίζει την πυκνότητα των θραυστών υλικών, εξήγησαν σε δήλωσή τους οι εκπρόσωποι.
Δύο ακόμη χημικά, το N,N- Ιωδιούχο διμεθυλοοκτυλαμμώνιο (DMOAI) και το χλωρίδιο φαινυλαιθαλαμμωνίου (PEACl), και τα δύο οργανικά άλατα του αμμωνίου, εφαρμόστηκαν για να σταθεροποιήσουν δύο τύπους ιόντων (ιωδίου και βρωμίου) και ν’ αποτρέψουν τη διάσπασή τους.
Αυτό συντέλεσε στην επίλυση της μακροχρόνιας υποβάθμισης της απόδοσης των ηλιακών κυττάρων, σημειώνεται στην μελέτη.
“Το ηλιακό κύτταρο με τα μικροσκοπικά αυτά ελαττώματα, είναι σαν μια τούρτα, κομμένη σε κομμάτια. Μέσα από έναν συνδυασμό στρατηγικών, ξανασυνθέσαμε την τούρτα, επιτρέποντας στο φορτίο να περνά από μέσα της πιο εύκολα”, εξήγησε ο κύριος συγγραφέας, Siming Huang, και υποψήφιος διδάκτορας στο Ινστιτούτου για την Ανακάλυψη Υλικών του UCL.
Τα οφέλη της απόδοσης που σημειώθηκαν
Μετά την αντιμετώπιση του προβλήματος με τα θραυστά υλικά, οι ερευνητές ανακάλυψαν πως, τα ηλιακά τους κύτταρα, μετέτρεπαν το 37,6% του εσωτερικού φωτός σε ηλεκτρισμό. Αυτό επιτεύχθηκε στα 1.000 lux, εξηγούν οι ερευνητές, ή το ισοδύναμο ενός “καλά φωτισμένου γραφείου”.
Βελτιώθηκε ακόμη και η μακροπρόθεσμη ανθεκτικότητα, σύμφωνα με την μελέτη, με τα ηλιακά κύτταρα να διατηρούν το 92% της αποδοτικότητάς τους για πάνω από 100 ημέρες.
Συγκριτικά, μια συσκευή ελέγχου όπου ο περοβσκίτης δεν είχε τροποποιηθεί, ώστε ν’ απομακρύνει τα ελαττώματα, διατήρησε το 76% της αρχικής του απόδοσης.
Ο Jalebi είπε πως, η ομάδα του συμμετέχει σε συζητήσεις με παράγοντες της βιομηχανίας με σκοπό “να εξερευνήσουν ανεπτυγμένες στρατηγικές και την εμπορική αξιοποίηση” των ηλιακών κυττάρων περοβσκίτη.
“Το συγκεκριμένο πλεονέκτημα που προσφέρουν τα ηλιακά κύτταρα περοβσκίτη , είναι το χαμηλό κόστος τους – αξιοποιούν υλικά που βρίσκονται σε αφθονία στη Γη και απαιτούν απλή επεξεργασία. Μπορούν να τυπωθούν όπως μια εφημερίδα”, εξηγεί ο Jalebi.
Δεν υπάρχουν σχόλια:
Δημοσίευση σχολίου