Celulele solare cu perovskite modificate transformă lumina fluorescentă a birourilor în energie
O echipă internațională de cercetători, inclusiv oameni de știință de la Universitatea Națională Yang Ming Chiao Tung din Taiwan, a dezvoltat celule solare cu perovskite (PeSC) capabile să transforme eficient lumina fluorescentă de interior în energie electrică. Această inovație, detaliată în APL Energy și Journal of Materials Chemistry A, deschide căi revolutionare pentru alimentarea dispozitivelor IoT (Internetul Lucrurilor) fără baterii.
De la panouri rigide la dispozitive subțiri și flexibile
„Cele mai comune celule solare de pe piață sunt panourile bazate pe siliciu”, explică dr. Fang-Chung Chen, autor principal al studiului. „Însă perovskitele pot fi fabricate subțiri, ușoare, flexibile și chiar semitransparente, pe când panourile de siliciu sunt rigide și grele – limitându-se la suprafețe plane și durabile”. Avantajul crucial constă în adaptarea la surse de lumină slabă (înnorat, interior, medii cu iluminat redus), unde eficiența (PCE) depășește cu mult cea a siliciului.
Reglarea „benzii interzise”: Cheia succesului
Pentru optimizare sub lumină interioară, cercetătorii au reglat banda interzisă (bandgap) a perovskitei – energia minimă necesară electronilor pentru a activa curentul electric. Prin ajustarea raportului molecular în soluțiile de fabricare, au obținut o bandă interzisă ideală pentru spectrul luminii fluorescente (500-600 nm). „Din păcate, reglarea benzii interzise creează defecte în straturile de perovskite”, recunoaște Chen. Soluția? Adăugarea de feniletilamină (PEA) nu doar a crescut absorția în domeniul verde-albastru, ci și a pasivat defectele (reducând sensibilitatea la coroziune).
Eficiență record în condiții reale
Rezultatele sunt revelatoare:
- Sub iluminat solar standard (12.000 lux): 12,7% PCE (vs. ~26% la siliciu).
- Sub iluminat fluorescent de 2.000 lux (standard în birouri): 38,7% PCE, generând peste 128 μW/cm².
La 1.000 lux, alte prototipuri au confirmat 32% eficiență, suficiente pentru microcipuri low-power.
Avantaje practice și aplicații
Tehnologia transformă orice sursă de lumină interioară într-o „microcentrală”:
- Senzori wireless pentru clădiri inteligente (temperatură, umiditate).
- Dispozitive wearable (ceasuri, trackere de sănătate cu încărcare pasivă).
- Etichete RFID alimentate direct din iluminatul magazinelor.
„Eficiența crescută în interior înseamnă că produsele fotovoltaice devin potrivite pentru scenarii diverse: de la medii indoor până la condiții exterioare cu înnorare”, subliniază Chen.
Stabilitate îmbunătățită și provocări
Pasivarea cu PEA a avut un efect benefic neașteptat: „În plus față de eficiență, metoda noastră a sporit stabilitatea celulelor”, mărturisește Chen. Acest lucru e vital, deoarece sensibilitatea la umiditate și oxigen rămâne o barieră pentru comercializare. Alte provocări includ:
- Înlocuirea aurului din electrozi cu materiale mai ieftine.
- Scalabilitatea proceselor de fabricare.
Echipa lucrează acum la încapsulări protective și adaptarea tehnologiei pentru iluminat LED – dominant în spațiile moderne.
Perspective de viitor
„Captarea energiei din lumină interioară părea utopică acum zece ani. Astăzi, perovskitele modificată o fac posibilă cu randamente fără precedent”, afirmă dr. Elena Popescu, fiziciană la Universitatea din București. Avansul reprezintă un pas către clădiri cu consum zero, unde fiecare lampă devine o sursă de energie. Iar pe termen lung, fabricarea la temperaturi scăzute oferă și un avantaj de sustenabilitate față de siliciu.
Note cheie:
- Textura stratului de perovskite variază în funcție de condițiile de preparare, influențând captarea luminii.
- Comercializarea depinde de rezolvarea problemelor de durabilitate, dar pasivarea cu PEA este un pas promițător.
- LED vs. fluorescent: Cercetătorii testează acum adaptarea la spectrul LED, deoarece acesta înlocuiește treptat lămpile fluorescente.
Comments ()