Прозрачные солнечные элементы достаточно эффективны для зарядки различных распространенных устройств
Южнокорейские инженеры представили технологию, которая может навсегда изменить облик привычных нам гаджетов и архитектуры. Разработанный ими прозрачный солнечный элемент, неотличимый от обычного стекла, способен не только пропускать свет, но и генерировать энергию для зарядки смартфона прямо во время его использования. В отличие от громоздких внешних панелей, этот источник питания встраивается непосредственно в дисплей или оконный блок, открывая эру автономных устройств и «умных» зданий.
Эстетика без компромиссов: технология «all-back-contact»
Ключевой проблемой, сдерживающей внедрение прозрачных фотоэлементов, оставались металлические контакты на лицевой стороне. Они не только снижали прозрачность, но и портили внешний вид, делая поверхность мутной или ячеистой. Исследовательская группа под руководством профессора Кваньонга Сео из UNIST (Ульсанский национальный институт науки и технологий) решила эту задачу радикально: они использовали архитектуру «all-back-contact» (ABC).
При таком подходе все токопроводящие элементы и соединения были перенесены на тыльную сторону панели. «Мы разместили все компоненты на задней стороне солнечной батареи, в результате чего передняя поверхность получилась абсолютно прозрачной и бесцветной, как у обычного стекла», — пояснил профессор Сео в официальном заявлении университета. Дополнительно инженеры применили метод «бесшовной модульной сборки», который позволил соединять отдельные ячейки в крупные блоки без видимых зазоров и проводов.
Цифры, которые меняют рынок: эффективность и мощность
Результаты работы, опубликованные в научном журнале PNAS, демонстрируют баланс между прозрачностью и производительностью. Созданный прототип площадью 16 квадратных сантиметров показывает эффективность преобразования энергии на уровне 15,8%. При этом элемент пропускает до 20% видимого света, что делает его пригодным для использования в качестве оконного стекла или дисплея.
В ходе практического тестирования модуль успешно зарядил смартфон, будучи размещенным прямо на его экране. Инженеры зафиксировали, что устройство способно генерировать напряжение в 10 вольт при мощности в 235 милливатт. Этого достаточно для поддержания работы сенсорного экрана или фоновой зарядки аккумулятора.
В марте прошлого года другая команда того же университета уже представляла фотоэлектрохимическое устройство для производства «зеленого» водорода. Текущая разработка является логическим продолжением курса на интеграцию возобновляемой энергетики в повседневные объекты. В отличие от предыдущих попыток, корейским ученым удалось решить именно эстетическую задачу, что является главным барьером для выхода таких технологий на массовый рынок.
Эта инновация способна кардинально изменить подход к проектированию бытовой электроники и архитектурных решений. Для производителей смартфонов отпадает необходимость в увеличении батарей: сам корпус и экран устройства становятся источником питания. В строительстве небоскребы, полностью покрытые стеклом, смогут не потреблять, а вырабатывать электроэнергию для освещения и климат-контроля. Автомобильная промышленность также получает инструмент для создания «вечно заряженных» электромобилей, где солнечная энергия будет поступать через люк и лобовое стекло. Главный вопрос, который теперь предстоит решить инженерам, — масштабирование технологии и снижение себестоимости производства таких модулей до уровня, сопоставимого с обычным остеклением.
