Jak doszło do wielkiego przełomu?
Kluczem okazały się ogniwa słoneczne z nowej generacji perowskitów, czyli materiałów, które radzą sobie znakomicie w warunkach domowego lub biurowego światła. Choć tradycyjne panele krzemowe sprawdzają się głównie w pełnym słońcu, te nowe konstrukcje osiągają wydajność przekraczającą 37% przy typowym oświetleniu pomieszczeń. To prawie sześciokrotnie lepszy wynik niż obecnie dostępne komercyjne rozwiązania. Sekret tkwi w trójstopniowej modyfikacji chemicznej. Badacze dodali chlorek rubidu, który poprawił jednorodność struktury krystalicznej. Następnie zastosowali dwie organiczne sole amoniowe – jodek N,N-dimetylooktyloamoniowy i chlorek fenetyloamoniowy – stabilizujące jony w materiale. Siming Huang, główny autor badania, obrazowo tłumaczy to przełomowe podejście:
Niezmodyfikowany materiał przypominał ciasto pokrojone na kawałki. Nasze rozwiązanie złożyło to ciasto z powrotem, umożliwiając łatwiejsze przechodzenie przez nie ładunku
Czytaj też: Kwantowe połączenie kontynentów. Chiny i RPA przesyłają dane na rekordową odległość
W testach laboratoryjnych zmodyfikowane ogniwa zachowały 92% początkowej wydajności po ponad 100 dniach, podczas gdy wersje bez modyfikacji spadły do 76%. W surowszych warunkach było to 300 godzin w temperaturze 55°C (co odpowiada upalnemu letniemu dniu). Nowe ogniwa utrzymały 76% wydajności, podczas gdy tradycyjne osiągnęły tylko 47%. Teoretycznie oznaczałoby to ponad pięcioletnią pracę urządzeń IoT w standardowych warunkach domowych.
Potencjał i wyzwania czekające na tę technologię
Dr Mojtaba Abdi Jalebi z UCL podkreśla znaczenie tego kierunku badań dla rynku Internetu Rzeczy. Jak zauważa, w miarę wzrostu liczby podłączonych urządzeń wraz z rozwojem Internetu Rzeczy, wymiana tych baterii staje się kosztowna, pracochłonna i szkodliwa dla środowiska. A perowskity mają przecież istotne zalety ekonomiczne. Jakie? Chociażby to, że wykorzystują powszechnie dostępne surowce i mogą być produkowane metodami druku, co obniża koszty w porównaniu z krzemem. Zespół prowadzi już rozmowy z partnerami przemysłowymi. I nawet jeśli przejście od obiecujących wyników laboratoryjnych do masowej produkcji zawsze stanowi wyzwanie., to tu bez wątpienia warto czekać na efekty.
Jeśli technologia się upowszechni, moglibyśmy zapomnieć o wymianie baterii w wielu domowych urządzeniach: od bezprzewodowych myszek po czujniki bezpieczeństwa. To nie tylko oszczędność dla portfela, ale i realny krok ku zmniejszeniu elektronicznych odpadów. Pozostaje jednak pytanie. Jak szybko te obiecujące ogniwa trafią z laboratoriów na półki sklepów?