To ogniwo fotowoltaiczne reaguje na sztuczne światło
Grupa brytyjskich naukowców opracowała ogniwo fotowoltaiczne, które jest zdolne do generowania prądu pod wpływem sztucznego światła. To zasługa wykorzystania perowskitów. Rozwiązanie może w przyszłości znaleźć zastosowanie np. w obszarze Internetu Rzeczy (IoT).
Badacze z University of Strathclyde w Wielkiej Brytanii w warunkach laboratoryjnych wyprodukowali perowskitowe ogniwo słoneczne (PSC), które jest zdolne do pracy pod wpływem tzw. wewnętrznego oświetlenia pochodzącego z diod LED. Emitują one światło bliskiego ultrafioletu (UV-A).
Tego typu lampy są powszechnie stosowane np. w medycynie (do leczenia chorób skóry), w przemyśle w procesach utwardzania lakierów i farb, a także w procesach mających na celu przyspieszenie wzrostu roślin. Zakres długości fali dla bliskiego ultrafioletu (UV-A) wynosi od 320 do 400 nm (dla porównania: zakres promieniowania widzialnego zawiera się w przedziale fal o długości od 380 do 780 nm).
Technologia
W ramach badań naukowcy opracowali PSC z powszechnie stosowanym w zakresie perowskitów absorberem CH3NH3PbI3 w architekturze n-i-p FTO/SnO2/CH3NH3PbI3/ Spiro-OMeTAD/Ag. Następnie zbadali wydajność wyprodukowanego ogniwa pod wpływem dostępnej w obrocie handlowym żarówki LED TBE Lighting, A60 UV LED, 395–400 nm, 9 W – często nazywanej też czarnym światłem ze względu na zakres długości fal, który emituje.
Testowano różne intensywności światła przy wilgotności względnej na poziomie 50 proc. i temperaturze około 22 st. C. Z uwagi na fakt, że zakres długości fal żarówki przekraczał 380 nm (dolną granicę światła widzialnego), intensywność światła zmierzono za pomocą spektrometru ILT 350.
Pierwsze próby udane
Pierwsze testy PSC wykazały, że ogniwa mogą być skutecznie wykorzystywane do generowania energii elektrycznej przy użyciu tzw. wewnętrznego źródła światła, którym w tym wypadku była żarówka LED świecąca w zakresie bliskiego UV (395–400 nm). Na co dzień jest ona stosowana powszechnie także w branżach niezwiązanych z energetyką.
Zbudowane przez Brytyjczyków ogniwo miało sprawność 26,19 proc., napięcie obwodu otwartego (Voc) wynosiło 0,9 V, prąd zwarciowy (Isc) – 1,42 mA/cm2, a współczynnik wypełnienia (filling factor, FF) był równy 77,56 proc. Maksymalna moc wyjściowa (Pmax) w przypadku ogniwa wyniosła 992,21 21 μW/cm2, czyli blisko 1 mW/cm2.
Zastosowania
Ogniwa perowskitowe uznawane są za produkty, które mogą w przyszłości wyprzeć tradycyjny krzem, powszechnie dziś stosowany do budowy konwencjonalnych farm PV zasilanych energią słoneczną. Jednak perowskity zasilane energią pochodzącą ze sztucznego źródła energii, np. użytej w ramach badań żarówki LED, mogą w mniejszej skali znaleźć zastosowanie w bardziej specyficznych obszarach. Jednym z nich może być zasilanie elektroniki małej mocy, np. czujników IoT, czyli czujników zbierających dane (temperatura, wilgotność, poziom hałasu itd.) w sieci połączonych ze sobą za pośrednictwem internetu urządzeń (IoT).
Wyniki swoich nowatorskich badań naukowcy opisali w artykule opublikowanym w „Applied Energy Materials”.
Radosław Błoński
redakcja@gramwzielone.pl
© Materiał chroniony prawem autorskim. Wszelkie prawa zastrzeżone. Dalsze rozpowszechnianie artykułu tylko za zgodą wydawcy Gramwzielone.pl Sp. z o.o.
