Исследователи из испанского Института науки о материалах и технологий (ICMS) в Севилье представили инновационную гибридную перовскитную солнечную ячейку, которая может вырабатывать электричество как от солнечного света, так и от падающих дождевых капель. Устройство объединяет традиционный фотоэлектрический эффект для преобразования солнечной энергии с трибоэлектрическим эффектом, активируемым дождём. По своей сути, это решение для работы при любой погоде.
Источник изображения: pv-magazine
Ключевая концепция достаточно очевидна: создать многофункциональное устройство, которое будет максимально эффективно в условиях переменчивой погоды, особенно в областях с большим количеством осадков. Конструкция ячейки включает перовскитный слой для генерации энергии от солнца, поверх которого нанесён тонкий слой фторированного полимера CFₓ. Этот слой обладает рядом критически важных свойств: прозрачностью свыше 90%, гидрофобностью и способностью к трибоэлектрической генерации.
Данный защитный слой, который наносится методом плазменного напыления в вакууме при комнатной температуре, не только предохраняет чувствительный перовскит от воздействия влаги, но и позволяет улавливать энергию от ударов капель. В момент контакта и последующего отделения дождевой капли от поверхности происходит разделение электрических зарядов между материалами, что создаёт импульс тока.
В ходе испытаний опытные образцы показали фотоэлектрическую эффективность около 17,9%. Трибоэлектрический модуль продемонстрировал высокие показатели: напряжение холостого хода до 110 В от одной капли и максимальную плотность мощности приблизительно 4 мВт/м². В комбинированном режиме при освещённости в половину солнечной (500 Вт/м²) была достигнута плотность тока короткого замыкания 11,6 мА/м², а пиковое напряжение от капель доходило до 12 В. Учёные также собрали демонстрационную систему, в которой гибридная ячейка заряжала суперконденсатор и питала светодиодную ленту через преобразователь напряжения.
Эта разработка, выполненная в рамках проектов 3DScavengers и Drop Ener при финансировании Европейского исследовательского совета и фонда Next Generation, прокладывает путь к созданию более адаптивных солнечных панелей. Хотя солнечный свет остаётся основным источником энергии, дополнительная генерация от дождя позволяет ускорить зарядку накопителей в облачную погоду. Однако переход от лабораторных прототипов к промышленному масштабированию технологии представляет собой сложную задачу и требует продолжения исследований.
