Сообщить об ошибке на сайте
URL
Ошибка
Новые материалы

Черно-серый кристалл перовскита меняет наши представления об энергетике, связи и качестве изображения. Но происходит это не быстро. Минерал был открыт в XIX веке, объявлен прорывным материалом в 2013 году. А главные достижения перовскита по-прежнему в будущем.

Сегодня перовскит — это в первую очередь материал для изготовления недорогих и эффективных солнечных элементов. На то, чтобы поднять их КПД с 4 до 22%, ушло примерно 7 лет. А в апреле 2017 года физики из Австралийского национального университета отчитались о повышении эффективности до 26%. Для получения этого результата ученые механически соединили перовскитовые элементы с кремниевыми. Новые устройства оказались намного дешевле тех, которые мы применяем сейчас. А это ключевой параметр при использовании солнечной энергии, ведь преобразователями придется покрывать крыши домов или большие участки пустынь. Однако, по надежности перовскитовые элементы пока заметно уступают кремниевым, признались ученые.

Достижение австралийцев не помешало корейским и бельгийским исследователям заявить о собственных рекордах. Цифры, правда, прозвучали более скромные. Ученые из корейского университета UNIST довели эффективность перовскитовых солнечных элементов до 22,1%. Решением стал тщательный контроль за ростом кристальных слоев. Выигрыш в КПД достиг 2%.

Исследователи из бельгийского исследовательского центра IMEC смогли увеличить производительность перовскитовых солнечных батарей до 23,9%. Разработчики изменили архитектуру элементов — поместили между перовскитом и кремнием отражающую жидкость. В результате разброс рекордов колеблется от 23,9 до 26%, это позволяет говорить о том, какими цифрами мы оперируем. Для сравнения, самый дорогой и сложный кремниевый преобразователь гарантирует КПД 31,3%.

Но уже сегодня происходят открытия, которые позволят в ближайшем будущем поставить точку в этом соревновании.

Так, изобретение физиков из Университета Пердью способно удвоить эффективность фотоэлементов из перовскита. Ученые предлагают увеличить расстояние, которое электрон проходит в состоянии «горячего носителя», обладая дополнительной энергией. Применение гибридного материала, включающего перовскит, позволит носителям существовать до 100 пикосекунд. Речь идет о наноскопических величинах, но именно они обеспечивают улучшение результата в два раза.

Еще 30% эффективности обещают ученые из Кембриджского университета, но пока только в теории. Физики рассчитывают на огромной скорости, за несколько фемтосекунд, превратить солнечный свет в электроны, а затем извлечь из них электрический заряд.

Плюс 20% КПД планируют получить также специалисты из Технологического института Джорджии (США). Путем к эффективности они называют капельную печать.

Спрей, который превращает любую поверхность в фотоэлемент — это, наверное, самый завораживающий образ, связанный с применением перовскитов.

Вы наносите тонкую пленку на крышу дома, сарая или машины и через несколько минут новая солнечная батарея уже начинает вырабатывать энергию. Подобной разработкой занимается компания Oxford Photovoltaics, разумеется, с применением перовскита. Создатели обещают, что распылители жидких фотоэлементов поступят в продажу уже в 2018 году.

О перовскитовых чернилах думают и в Научной лаборатории ВВС США (AFRL). Военных больше всего интересует снижение цены продукта и возможность печатать солнечные батареи на трехмерных объектах. Эксперименты проходят успешно, вот только КПД преобразователя, нанесенного на объемный предмет, падает с 15,4% до 5,4%.

Принципиально новые решения, как это часто бывает, возникают на грани разных наук. Стэнфордские физики изменили дизайн перовскитовых солнечных батарей под впечатлением от биологического объекта — фасетчатых глаз насекомых. Такая архитектура не увеличивает КПД, но защищает хрупкий перовскит от износа, тепла и влаги.

Впрочем, вода может не только разрушить перовскит, но и восстановить его молекулярную структуру. Над этой возможностью работала Международная группа ученых из США, Великобритании и Нидерландов. Под действием воды и света формируется супероксид, который нейтрализует дефекты и создает защитный слой. Главное, чтобы воздействие воды на кристалл не превышало 30 секунд, больше он не выдержит.

Все это касалось солнечных батарей, повышения их эффективности и надежности. Но перовскит применяется не только в фотоэлектрических преобразователях.

Инженеры из Университета Квинсленда в Австралии воспользовались кристаллом, чтобы улучшить свойства твердооксидного топливного элемента — устройства, которое производит электрическую энергию, окисляя топливо. Перовскит придал этой системе лучшие результаты из известных науке.

Еще минерал может стать важнейшим элементом коммуникационных схем, обеспечить терагерцовый спектр широкополосной связи. Физики из Университета Юты работают над тем, чтобы использовать его для передачи данных на частоте до 10 000 ГГц — фактически инфракрасного цвета. Оказалось перовскит позволяет модулировать терагерцовые волны при помощи простой галогенной лампы. Открытие может заметно увеличить скорость работы модемов и телефонов, привести к созданию принципиально новых вычислительных систем.

При создании HD-дисплеев нового поколения галоидные перовскиты будут использоваться как проводники, способные быстро менять цвета. Размер пикселя при этом уменьшится до 500 нанометров. А производство будет дешевле и проще, чем изготовление современных коллоидных полупроводников.

Большинство разработчиков обещают, что рыночные версии приборов с применением перовскита появятся уже в 2018 году. Так что это не столько обзор достижений прошлого года, сколько прогноз на будущее. Наглядный пример того, как наука у нас на глазах становится техникой.

Загрузка...
Подписывайтесь на наши каналы в Telegram

«Хайтек» - новости онлайн по мере их появления

«Хайтек» Daily - подборки новостей 3 раза в день

Ричард Вдовьяк, Philips: «В будущем диагностировать заболевания будут не только врачи, но и сами пациенты»
Тренды
Роcкосмос закрывает проект «Протон»
Частный космос
Шедевры за биткоины: Как криптовалюта меняет рынок искусства
Блокчейн
Почему «московий» и «оганесон» устроили раскол между физиками и химиками?
Кейсы
Тренды
Сэр Харшад Бадехиа — о бронежилетах будущего, русских математиках и металлургии
«Надежнее золота»: блокчейн в цифрах
Блокчейн
Бас Лансдорп, Mars One: «Моя жена отдала бы все, чтобы не лететь на Марс»
Полет на Марс
Как big data, блокчейн и 3D-печать сделали пищу полезнее
Мнения
Томас Циммерман, IBM, — о том, как остановить конец света, спасая планктон
Тренды
Без Siri, Алисы и «Окей, Google»: как и зачем нас подслушивают собственные телефоны
Тренды
Шрада Агарвал, Outcome Health: «Когда человек знает о своей болезни, от этого выигрывает и он, и фарма»
Мнения
Тренды
«Дорогая, я ухожу от тебя к роботу!»: заменят ли секс-андроиды реальные отношения?
7 правил для начинающих и разумных блокчейн-инвесторов
ICO
Четвертая революция: как интернет вещей изменит промышленность и нефтедобычу
Тренды
Не витайте в «облаках»: как провайдеры обманывают доверчивых клиентов
Мнения
Тренды
Когда мы начнем летать на автомобилях в городе?
Как в Россию проникают технологии: интернет-рестораны, маникюр на дому и «умное» страхование
Кейсы
Гендиректор Uber Дара Хосровшахи: «Автомобили должны ездить в трех измерениях»
Мнения
Олег Бабкин: «Системных администраторов никто не обучает, обучают только разработчиков»
Мнения
«Чтобы создать новое лекарство, нужно 10–12 лет и миллиард долларов»
Мнения
Сооснователь «Евросети» Тимур Артемьев: «Мы будем летать из Лондона в Сидней через космос. Так ближе»
Тренды
Новый стандарт рекламного рынка: что нужно знать о programmatic, чтобы рекламироваться эффективно
Тренды
Иван Горшунов, Etcetera, — о мобильных приложениях, стартапах и «внутренней девятиэтажке», которая мешает заглянуть за горизонт
Мнения
Билетный IT: как построить технологическую платформу вокруг билетного бизнеса
Кейсы
Cognitive Technologies: как российское бездорожье поможет искусственному интеллекту водить машины лучше, чем люди
Кейсы
Кейсы
10 предпринимателей — о том, как им помогают новые технологии в жизни и бизнесе
Don’t open the doors: как сделать игру из пластилина в одиночку (и привлечь инвестора на следующий проект)
Кейсы
Софт, бот, нейросеть: айтишники объясняют, почему не боятся автоматизации, роботизации и ИИ
Кейсы
Специалист по лучевой диагностике Сергей Морозов: искусственный интеллект возьмет на себя 30% функций врача и до 60% функций лаборантов
Мнения
Системный архитектор Алексей Усов — о Red Hat, международных стандартах, Linux и «Платоне»
Мнения
Microsoft впервые за три года обогнала Google по капитализации. Теперь компания — в тройке самых дорогих
Тренды
Массачусетский институт показал неопубликованное ранее видео из выступления Стива Джобса
Тренды
Сельское хозяйство
Российская компания представила систему, которая превращает любой трактор и комбайн в беспилотник
Антон Трантин, Pulsar VC: почему вашему стартапу не нужен блокчейн
Блокчейн
Одна распознает, другая проверяет, третья следит, чтобы никто не мухлевал: как нейронные сети работают над изображениями и видео
Тренды
«Ну как бы э-э-э»: почему Google Duplex — не прорыв
Тренды
Ростуризм предложил создать аналог Booking.com в России
Мнения
В Бурятии прошло новое тестирование почтовых дронов. На этот раз беспилотник не разбился
Тренды
Создатели Pokemon Go выпустят новую игру в 2018 году
Кейсы
Роман Аранин, Observer: «Мы не хотим делать инвалидные коляски уровня «Жигулей»
Мнения
Кейсы
Большинство популярных витаминов оказались бесполезными
Virgin Galactic провела успешное испытание космического корабля для туристов
Частный космос
В США представили мобильную энергоэффективную деревню, напечатанную на 3D-принтере
Умный дом
Тренды
Сбербанк начнет выдавать биометрические водительские права уже в декабре 2018 года
Китай пригласил любые страны развивать свою околоземную станцию — замену МКС
Частный космос
Samsung открыла в России центр искусственного интеллекта — в нем будут сотрудничать со стартапами и студентами
Тренды
Инженеры BMW и MIT работают над проектом надувного автомобиля
Тренды
Исследование показало, что худшие пароли — названия музыкальных групп, брендов и футбольных команд
Кейсы
Ученые нашли в Антарктиде три огромных каньона, скрытых под 2 километрами льда
Тренды