Исследователи создали фотоэлемент для беспроводных датчиков температуры и влажности, который работает без необходимости подзарядки. Основой этого устройства является легкий, недорогой и высокоэффективный полупроводник – перовскит. Защитная оболочка из полимера, устойчивого к растворителям и кислотам, не проводит электричество и обладает высокой температурой плавления, что обеспечивает надежную защиту от внешних воздействий. Такой элемент может стать альтернативой традиционным батарейкам, которые наносят вред окружающей среде из-за содержания ртути, кадмия и других вредных веществ.
Многие бытовые устройства, такие как умный увлажнитель и кондиционер, работают автоматически благодаря датчикам влажности и температуры. Для их питания обычно используют батарейки, содержащие опасные вещества и не подлежащие переработке. Аккумуляторы, хотя и долговечнее, требуют регулярной зарядки, что увеличивает затраты ресурсов. Замена батареек и подзарядка аккумуляторов – трудоемкий и ресурсоемкий процесс, особенно при массовом использовании.
Исследователи из Сколтеха и ВШЭ разработали фотоэлемент на основе перовскита для питания беспроводного датчика температуры и влажности. Устройство защищено от влаги и химических воздействий оболочкой из полимера, устойчивой к растворителям и кислотам. Полимер нанесен методом химического осаждения из газовой фазы при комнатной температуре, что не влияет на характеристики фотоэлемента. Срок службы увеличен до 10 000 часов, сравнимый с одноразовыми батарейками в датчиках интернета вещей.
Прототип успешно прошел испытания, показав, что фотоэлемент может работать без подзарядки до 87 часов при освещенности помещения около 1000 люкс. В офисных зданиях освещенность на уровне рабочего стола обычно составляет 800-1000 люкс, что соответствует требованиям устройства. Чтобы фотоэлемент не нуждался в подзарядке, необходимо обеспечить освещенность 3000 люкс и выше. Такие условия освещенности часто встречаются рядом с источниками искусственного света, поэтому исследователи советуют размещать датчик как можно ближе к ним.
Александра Болдырева, кандидат химических наук и научный сотрудник Центра энергетических технологий Сколтеха, руководитель проекта, поддержанного грантом РНФ, поделилась результатами работы: «Мы доказали, что фотоэлемент на базе перовскита, при условии защиты от внешних факторов, эффективно выполняет функцию зарядного устройства для беспроводных датчиков. Это открывает новые перспективы для применения перовскитных фотоэлементов, которые можно использовать не только для преобразования солнечной энергии, но и для искусственного освещения. В будущем мы планируем создать интегрированное устройство, объединяющее фотоэлемент и суперконденсатор».
Источник: atomic-energy.ru
распечатать статью
