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

Дмитрий Филатов, Sistema_VC: стартапы — это в первую очередь про людей, а во вторую — про деньги
Мнения
Эра Data Science: как меняется бизнес с приходом big data и новых технологий
Тренды
Народ против транспорта: почему люди недовольны, когда в городах строят новые станции метро
Идеи
Беспилотники против велосипедистов: как безопасные автомобили сделают жизнь людей хуже
Идеи
Кейсы
«Лиза Алерт»: как беспилотники и краудсорсинг помогают искать пропавших людей
SONM: как люди будут зарабатывать на собственных компьютерах с помощью блокчейна
Кейсы
Егор Матешук, ostrovok.ru: проблемы big data можно решить, закидывая пачки денег в топку
Мнения
Художник-граффитист Миша Most: технология — это кисть, которая создает будущее
Мнения
Лунная гонка: как мировые державы собираются присвоить себе спутник Земли
Идеи
Итоги Нобелевской недели. За что дали Нобелевскую премию в 2018 году?
Тренды
Руслан Шагалеев, Иннополис: война между корпорациями и городами ведется за человеческий капитал
Идеи
Кристина Хаверкамп, DENA: цена на электроэнергию должна сильнее коррелировать c погодой: много солнца и ветра — дешево, мало — дорого
Тренды
Тренды
7 лучших книг о технологиях и науке на русском языке, вышедших в 2018 году
Микрореволюция: фермеры с помощью микробов спасут мир от голода
Идеи
Мнения
Александр Тормасов, Университет Иннополис: мозги людей могут быть совершенно не готовы к восприятию новых идей
Одежда, которая поможет миру: костюм-помощник, майка-тренер и носок-няня
Тренды
В ожидании первого удара: как США готовятся к атаке со стороны России и Китая
Тренды
Страшнее метана: какие еще промышленные выбросы разрушают озоновый слой
Тренды
Интеллект большого города: как данные и умные алгоритмы улучшают качество жизни в мегаполисах
Тренды
На защите европейцев: как GDPR стал дырой в бюджете российских ИТ-компаний
Мнения
Игорь Балк, Global Innovation Labs: в XXI веке приватности нет и не будет
Тренды
Deneum: как заниматься холодным ядерным синтезом и бороться с сомнениями ученых
Кейсы
Расист, оружие и предвзятый судья — каким станет искусственный интеллект в будущем
Тренды
На совести информаторов: как громкие скандалы вокруг АНБ, Facebook и Tesla изменили мир
Тренды
NativeOS: нативная реклама в видео без репутационных потерь и терроризма от режиссера короткометражек
Кейсы
Тренды
Тихий убийца: как микропластик вызывает болезни и останавливает репродукцию живых организмов
Гонка для JavaScript-разработчиков: как постоянные обновления мешают работе
Тренды
Big data на страже здоровья: как и зачем медицинские организации собирают и хранят данные
Тренды
Николь Миллс, Booking.com — об инновациях, agile-подходе и индустрии впечатлений
Кейсы
Слишком опасный нанопластик: как одноразовые пакеты превращаются в частицы-убийцы
Тренды
Идеи
Человек и квантовая теория: существует ли то, что мы не наблюдаем
Здесь может быть ваша реклама: НАСА планирует заработать на космосе миллионы
Тренды
Опасный криптотрейдинг: как киберпреступники угрожают виртуальным сбережениям и биржам
Тренды
Как через 20 лет будет выглядеть армия будущего
Тренды
5 финансовых инструментов, которые помогут инвесторам даже после падения криптовалюты
Тренды
Александр Лямин, Qrator Labs: наша задача — выработать у людей цифровую гигиену, чтобы они «не ели с помойки»
Кейсы
Эдуард Фош Вильяронга: люди видят в роботе только внешность, забывая, что он следит за ними
Тренды
Доктор Куэй Во-Райнард, HIT Foundation: если страна требует суверенитета данных, мы построим для нее отдельный блокчейн
Кейсы
Роботы против мигрантов: какой вклад в ксенофобию и расизм делают технологии ИИ
Тренды
Идеи
«Хакинтош»: как собрать свой собственный Mac лучше, чем у Apple
Война скриптов — искусственный интеллект против навязчивой рекламы
Тренды
Как заново изобрести супермаркет: осознанность потребления, этика производства и роботы
Тренды
Каждый человек станет сам себе банком: цифровой мир отказывается от посредников между бизнесом и клиентом
Тренды
Архитектор вычислительной инфраструктуры «Платона» Александр Варламов — о будущем ИТ-индустрии в России, стартапах и разработке
Кейсы
Дмитрий Богданов, капитан сборной России по CS:GO — о стиле жизни киберспортсмена, тренировках и блокировках РКН
Тренды
Прайсинг, трекинг, скоринг, биллинг и другие технологии, которые двигают российский бизнес
Тренды
Идеи
Космос — наш дом: что осталось решить ученым, чтобы поселить человека за пределами Земли
«Педиатр 24/7»: как телемед-стартап подарил родителям спокойствие, а врачам — работу
Кейсы
Вас снова обманули: как человечество учит компьютеры определять фейки в интернете
Тренды