Солнечная кожа на квантовых точках: новый прорыв в усовершенствовании солнечных панелей

Инженеры из университета Квинсленда смогли создать принципиально новый вид солнечной батареи с рекордно высоким КПД. Установленная на поверхность энергозависимого устройства, она сможет подзаряжать его в течение двух лет. Добиться невозможного позволило создание нового типа гибкого фотоэлектрического покрытия, получившего название «солнечная кожа». Несмотря на внешнюю хрупкость, элемент продемонстрировал рекордный результат по уровню преобразования солнечной энергии в электричество — около 17%. Такая панель может без ограничений использоваться для зарядки смартфонов, небольшой цифровой техники, электромобилей и автономного электроснабжения дома, владельцы которого выбирают альтернативные технологии вместо централизованных сетей.

Секрет нового изобретения

Добиться невозможного и увеличить конверсию солнечных батарей с недавнего предела в 13-14% до 17% удалось благодаря работе с наночастицами. Мельчайшие элементы, получившие название квантовых точек, обладают способностью пропускать электроны и вырабатывать электричество под действием солнечных лучей. Наночастицы можно нанести на гибкие листы прозрачного материала, который легко справится сразу с двумя ролями — основы для солнечной панели и дополнительного покрытия для техники. Так, небольшой фрагмент такой батареи на мобильном телефоне будет самостоятельно подзаряжать устройство через дисплей с квантовыми точками, не требуя контроля и каких-либо действий от пользователя.

Основная заслуга по разработке нового типа солнечных панелей принадлежит инженеру Лянжу Вану, ставшему лауреатом премии Австралийского исследовательского совета. Еще недавно максимальная конверсия квантовых точек составляла чуть более 13%. Команде Вана удалось довести этот показатель до 16%, что подтвердили опыты в Национальной лаборатории США.

По мнению изобретателя, создание панели «солнечная кожа» открывает перед наукой новые заманчивые перспективы в вопросах космического использования солнечных панелей. Есть предположения, что благодаря их применению удастся уменьшить выбросы углекислого газа в атмосферу и тем самым замедлить процесс глобального потепления. Новый материал отличается низкой массой, эластичностью, дешевизной и производительностью, которая сохраняется на хорошем уровне даже при уменьшении интенсивности солнечного излучения в пасмурную погоду. В ближайшем будущем ожидается установка новых образцов панелей на электромобили, энергозависимое оборудование и окна домов. А уже через пять лет планируется массовое производство кровельных материалов и панелей для фасадов с покрытием из наночастиц.

Новый генератор Air-gen умеет получать электричество из воздуха

Исследователи университета Массачусетса разработали и протестировали технологию получения электроэнергии из воздушного пространства с помощью природного белка. Специалисты полагают, что это изобретение откроет новую страницу в использовании возобновляемых источников энергии и позволит частично отказаться от технологий выработки электричества, негативно влияющих на состояние окружающей среды.

Новое устройство, сконструированное инженерами университета, получило говорящее название Air-gen, в переводе – генератор, работающий на воздухе. Его основной рабочий элемент – токопроводящие белковые волокна, которые вырабатывает микроорганизм под названием «геобактер». Схема взаимодействия электродов и белковых волокон аналогична схеме, задействованной в процессе выработки электричества из испарений влаги в атмосфере.

Реальность и перспективы нового изобретения

Изобретатель Цзюнь Яо, руководитель группы исследователей, не скрывает восторга по поводу успешного тестирования своего изобретения. По его словам, генератор Air-gen способен работать в круглосуточном режиме, вырабатывая чистую электроэнергию с нулевыми затратами. На фоне многочисленных способов применения белковых наносетей выработка электричества — удивительный факт, вдохновляющий на новые открытия.

Ученые, имевшие возможность оценить изобретение, говорят о генераторе как о поставщике экологически чистой энергии, ресурс которой поистине неисчерпаем в полном смысле этого слова. Не привязываясь к уровню влажности воздуха, Air-gen может использоваться даже в условиях экстремально сухого климата пустынь планеты. Более того, модель не зависит от ветра или солнца и с успехом может применяться в закрытом пространстве. Достаточно тонкой пленки из белковых волокон толщиной до 10 микрон, чтобы выработка электричества шла стабильно и без перерывов.

Сегодня мощность Air-gen невелика: ее хватит лишь для питания небольшого электронного устройства. Однако команда изобретателей уверена: очень скоро их технология ляжет в основу ракетостроения и освоения космического пространства. Батарейки в smart-технике, мониторы, портативные цифровые устройства — вся эта техника будет получать электричество из воздуха благодаря генераторной установке нового поколения. А конечная цель ученых достаточно амбициозна: они планируют создать целые системы для электроснабжения крупных потребителей. Возможно, разработка генератора Air-gen станет новым витком активного применения белковых волокон в науке и высоких технологиях.