Университет Кордовы и Институт исследований твердого тела Макса Планка в Германии объединили усилия для разработки новаторской солнечной батареи с использованием двумерного нитрида углерода – распространенного, нетоксичного и легко синтезируемого материала.
В условиях растущего спроса на солнечную энергию максимальное улавливание и преобразование солнечного света в полезную энергию стало важнейшим аспектом перехода к более экологичному и устойчивому энергетическому ландшафту. Однако непостоянный характер солнечной энергии создает проблему для ее широкого внедрения, требуя эффективных решений для хранения.
Для решения этой проблемы появилась концепция “солнечной батареи”, объединяющая солнечные элементы, улавливающие свет, с возможностями накопления энергии в одном устройстве. Объединяя поглощение света и накопление энергии, солнечные батареи обеспечивают удобное использование энергии по требованию.
Чтобы создать солнечную батарею, команде пришлось разработать метод нанесения тонкого, стабильного слоя двумерного нитрида углерода калия, поскольку этот материал обычно находится в виде порошка или водной суспензии наночастиц. Благодаря предыдущей работе команда добилась этого и представила многообещающий дизайн солнечной батареи.
Объединив оптическое моделирование и фотоэлектрохимические эксперименты, исследователи проанализировали высокоэффективные характеристики солнечной батареи по улавливанию солнечного света и хранению энергии. Физическая структура устройства напоминает прозрачный сэндвич, состоящий из высокопрозрачного стекла с проводящим покрытием, слоев полупрозрачных материалов с различными функциональными возможностями и еще одного проводящего стекла для завершения схемы. Такая конструкция обеспечивает поглощение света с обеих сторон устройства благодаря его полупрозрачности.
Солнечная батарея обладает замечательной универсальностью, позволяя генерировать как большие мгновенные токи (полезные для таких приложений, как вспышка для фотосъемки), так и устойчивые токи (подходящие для питания таких устройств, как мобильные телефоны).
Одним из основных моментов этого проекта является использование безвредного, распространенного и экологически устойчивого материала, получаемого из мочевины. Это не только снижает воздействие на окружающую среду, но и упрощает процесс синтеза.
Будущие усилия команды предполагают дальнейшее тестирование производительности устройства за пределами лаборатории и адаптацию его к различным производственным возможностям и разнообразным потребностям в накоплении энергии.