Científicos de la Universidad Nacional de Ciencia y Tecnología de Rusia MISIS (NUST MISIS), junto con colegas de Italia, diseñaron un nuevo tipo de fotocélulas para alimentar equipos con la energía del sol y fuentes de luz de uso doméstico.
Según los autores, los fotoelementos serán capaces de recargar dispositivos IoT (internet de las cosas), monitores de actividad física, relojes inteligentes o auriculares. Los resultados del estudio fueron publicados en la revista internacional Solar Energy Materials and Solar Cells.
Según los científicos, el creciente mercado de dispositivos inalámbricos y sensores para dispositivos IoT exige fuentes autónomas de energía de bajo consumo y potencia de un microvatio. Una de las posibles soluciones incluye las pequeñas baterías fotovoltaicas de perovskita, que son capaces de garantizar una reserva de energía incluso cuando se cargan de la luz procedente de lámparas domésticas.
Las perovskitas son una clase de minerales con una estructura cristalina pseudo cúbica y varias propiedades únicas que se usan con frecuencia en la energía. El rendimiento de las células fotovoltaicas de perovskita es de un 25%, lo que es comparable con semiconductores, pero el proceso de su fabricación es más fácil.
Las baterías de nueva generación fabricadas con células fotovoltaicas planares de perovskita dependen en la menor medida de la intensidad de la luz. Además, según los científicos de la NUST MISIS, estas baterías tienen varios defectos: un alto coste de fabricación, pérdidas de energía sensibles y una reducción de la potencia máxima en caso del funcionamiento continuo.
Un equipo de científicos jóvenes del laboratorio "Energía Solar Prometedora" de la NUST MISIS propuso construir células fotovoltaicas planares con el uso de nanopartículas de óxido de níquel y la estructura original que permite facilitar la tecnología de fabricación y reducir las pérdidas de energía.
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"Los elementos planares se ensamblan, como un sandwich, de tres capas: un semiconductor para transferir cargas negativas, la perovskita, un semiconductor para transferir cargas positivas. Cambiamos la posición de los tipos de conductores y usamos por primera vez el óxido de níquel para transferir cargas positivas. La densidad de potencia obtenida de 28,4 microvatios/cm2 con 400 lux, es decir, el nivel de iluminación recomendada para locales de oficina, supera 2,5 veces como mínimo los elementos similares de silicio", explica la empleada del laboratorio "Energía Solar Prometedora" de la NUST MISIS, Tatiana Komaricheva.
Esta potencia será suficiente no solo para sensores pequeños sino también para auriculares o teclados inalámbricos, señalan los científicos. Se puede aumentar el tamaño de los elementos decenas de veces sin que se reduzca su rendimiento, lo que pone de relieve que su estructura es segura.
Según los creadores de esta tecnología, además de los dispositivos IoT, los nuevos elementos podrán usarse también para alimentar:
- tarjetas bancarias inteligentes,
- tableros de mando,
- equipos domésticos,
- ratones y teclados de ordenador,
- dispositivos electrónicos portátiles.
En la investigación también participaron los expertos de la Universidad de Roma Tor Vergata (Italia).
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