Учёные из Сколковского института науки и технологий (Сколтех) и Национального исследовательского университета «Высшая школа экономики» (НИУ ВШЭ) разработали солнечную батарею для питания беспроводного датчика температуры и влажности. Новый фотоэлемент не требует подзарядки и может заменить обычные батарейки, которые содержат ртуть, кадмий и другие опасные вещества. Исследование выполнено при поддержке гранта Российского научного фонда (РНФ). Результаты исследования опубликованы в журнале Applied Physics Letters.
Фотоэлемент сделан из перовскита — лёгкого, тонкого и относительно дешёвого полупроводника. Для защиты от влаги, химических веществ и других внешних воздействий устройство заключили в оболочку из полимера. Полимер устойчив к растворителям и кислотам, имеет высокую температуру плавления и не проводит электрический ток. Инкапсуляция выполнена методом химического осаждения из газовой фазы: при комнатной температуре частицы полимера осели на поверхность фотоэлемента в виде тонких плёнок. Этот метод не повлиял на силу тока и напряжение и продлевает срок службы устройства до 10 тысяч часов, что соизмеримо с временем работы одноразовых батареек в датчиках интернета вещей.
Прототип устройства показал, что для бесперебойной работы в течение 87 часов необходима освещённость около 1 тысячи люкс. В офисных зданиях у поверхности рабочего стола освещённость обычно составляет от 800 до 1 тысячи люкс. Для работы без подзарядки требуется освещённость 3 тысяч люкс или выше. В таких условиях датчик рекомендуется устанавливать ближе к источнику света.
Исследование создали фотоэлемент, преобразующий искусственный свет в электричество для питания датчиков температуры и влажности. Разработка открывает возможности использования перовскитных фотоэлементов не только для солнечной энергии, но и для искусственного освещения. В дальнейшем планируется создать устройство, объединяющее фотоэлемент и суперконденсатор.
Руководитель проекта, кандидат химических наук Александра Болдырева отметила, что устройство при надлежащей защите эффективно выполняет функцию зарядного элемента для беспроводных датчиков.
Источник: habr.com