Солнечные окна и фасады: прозрачные перовскитные ячейки

Ключ к рекордной тонкости — метод термического испарения в вакууме, который позволяет без токсичных растворителей наносить равномерные перовскитные слои толщиной вплоть до 10 нанометров. Регулируя процесс, команда получила как непрозрачные ячейки с КПД до 12% (для слоя 60 нанометров), так и полупрозрачные версии. Последние, при толщине 60 нанометров, пропускают около 41% видимого света и выдают 7,6% эффективности — один из лучших показателей для полупрозрачных перовскитных устройств на схожих материалах. Элементы сохраняют нейтральный цвет, что позволяет встраивать их в окна и фасады, практически не меняя облик здания.

Поскольку здания ответственны примерно за 40% мирового потребления энергии, технология бесшовного превращения их поверхностей в источники электричества становится всё более востребованной. Новые ячейки отличает способность работать при непрямом и рассеянном свете, что критически важно для вертикальных стен и частой облачности, характерных для городской среды Сингапура. По предварительным оценкам, масштабирование разработки на крупный остеклённый небоскрёб в районах Raffles Place или Marina Bay позволило бы ежегодно вырабатывать сотни мегаватт-часов — столько же, сколько за год потребляют около ста четырёхкомнатных квартир государственного жилья.

Независимый эксперт профессор Сэм Странкс из Кембриджского университета подчеркнул, что подход даёт отличный контроль над толщиной и однородностью плёнки, а найденный баланс прозрачности и генерации открывает путь к использованию на окнах, фасадах и лёгкой электронике. Первоочерёдными задачами он назвал долгосрочную стабильность и работу на больших площадях. В NTU уже оформили патент на новую структуру перовскитных плёнок и сейчас обсуждают с индустриальными партнёрами валидацию и стандартизацию процесса испарения, а также работают над повышением срока службы и крупномасштабной производительности элементов.

Созданный прототип — важный шаг к прозрачным солнечным батареям, встраиваемым в повседневные поверхности: от фасадов и окон до транспортных средств и носимых устройств. По мере роста городов и спроса на электроэнергию такой подход превращает вертикальные глухие и остеклённые конструкции в активные генераторы чистой энергии, не требуя дополнительной земли и позволяя зданиям из простых потребителей становиться полноценными участниками энергосистемы.