Нові сонячні панелі з графена заряджають суперконденсатори замість батарей: що це дає

Технологію можна використовувати в автономних датчиках і додатках Інтернету речей, які не потрібно заряджати. Подробиці дослідження опублікували в журналі Journal of Vacuum Science & Technology B.

У рамках наукового проєкту вчені розробляли автономні системи датчиків, які отримують енергію з безлічі джерел довкілля, наприклад, від сонця, тепла, звуку, рухів, нелінійного та навколишнього випромінювання. Вони обрали графенові сонячні елементи замість звичайних високоефективних фотоелементів, оскільки графен може накопичувати ще й кінетичну енергію, що дає змогу пристрою працювати навіть без сонячного світла.

Графен широко використовується в дослідженнях сонячної енергетики для розробки прозорих електродів, контактів, транспортних шарів, а також антивідблисків і захисних покриттів. Це напівметал із нульовою шириною забороненої зони, здатний поглинати лише близько 2,3% видимого світла на шар, тому не може ефективно акумулювати сонячну енергію самостійно. Однак його унікальні електронні та оптичні властивості зумовлюють його цікаву фотоелектричну поведінку при використанні в інших пристроях.

Для створення фотоелектричного осередку вчені використовували комерційно доступні кремнієві пластини n-типу товщиною 500 мкм, покривши їх зверху товстим шаром термічного оксиду. Верхній оксидний шар формувався і труївся безпосередньо на чистому кремнії, тоді як другий малюнок наносився на чип, після чого переносився метал для створення двох золотих контактів. Потім на відкриту кремнієву поверхню і верхню контактну площадку нанесли багатошаровий графен.

Завдяки прозорості графена світло проходить крізь кремнієву підкладку і поглинається нею. Елементи були з'єднані послідовно в невеликий масив.

"Вибираючи і послідовно з'єднуючи різні сонячні елементи, ми можемо заряджати накопичувальні конденсатори до необхідного рівня напруги", — розповіли вчені.

На основі отриманого елемента вчені створили систему датчиків температури. Вони вирішили використовувати суперконденсатори замість акумулятора, щоб знизити загальне енергоспоживання і продовжити термін служби. Три накопичувальні конденсатори отримали різні функції.

Лабораторні випробування показали, що система працює автоматично, без зовнішнього джерела живлення. Вона використовує процесор, який більшу частину часу перебуває в режимі очікування і активується лише на короткий час.

"Накопичувальні конденсатори безперервно живлять нашу систему датчиків температури, навіть періодично підзаряджаючись від сонячних батарей", — підкреслили вчені.

Нещодавно Фокус розбирався, скільки сонячні панелі генерують енергії і чи можуть живити весь будинок. Технологія дуже корисна для українців з огляду на відключення світла після обстрілів ЗС РФ.

Раніше писали, що сонячні панелі нового покоління досягнуть ефективності 40%. Вчені з Гонконгу запевняють, що можуть досягти такого результату, якщо усунуть кілька недоліків тандемних елементів.