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.

Подписывайтесь на наши каналы в Telegram

«Хайтек» - новости онлайн по мере их появления

«Хайтек» Daily - подборки новостей 3 раза в день

Умные фары не слепят водителей и показывают голограммы
Умные вещи
В 2026 в США будет 2500 беспилотных летающих такси Mobi-One
Транспорт будущего
Открыт метод дистанционной иммунотерапии рака
Борьба с раком
Гены миног дадут человеку возможность восстанавливать спинной мозг
Регенеративная медицина
Высокие цены на хранение данных мешают развитию генной терапии
Генетика
Клинике Мэйо позволили «штамповать» стволовые клетки для экспериментов
Регенеративная медицина
Альтернативная энергетика
Через два года возобновляемая энергия станет дешевле традиционной
Автопроизводители уже инвестировали в электромобили более $90 млрд
Электромобили
Эксперты: «Идея БОДа совершит прорыв в 2018 году»
Мнения
Энергия солнца и ветра составила почти 100% новых мощностей в США
Чистая энергетика
Новые пептиды подталкивают раковые клетки к самоубийству
Борьба с раком
Бундесбанк: «Регулировать биткойн можно только на мировом уровне»
Криптовалюты
Криптовалюты
Майнеры добыли 80% всех биткойнов
Наклейка на кожу подскажет, когда пора прекращать загорать
Технологии здоровья
Спутник для онлайн-трансляций 4К-видео выведен на орбиту
Кейсы
Volvo испытает беспилотный пассажирский автобус в 2019
Транспорт будущего
«К 2022 году гаджеты будут знать о людях больше, чем члены семьи»
Гаджеты
Ученые создают революционные технологии на основе графена
Прорывные технологии
Новый реактивный ранец JB11 станет быстрее и обзаведется парашютом
Транспорт будущего
Экологичный транспорт
Электробаржи заменят тысячи фур в Голландии и Бельгии
Биохакеры ускорили создание искусственной поджелудочной
Биотехнологии
Мрачный прогноз
«Tesla постигнет та же судьба, что и Ford»
Приложение Apple помогло раскрыть дело об убийстве
Кейсы
Baidu запустила платформу для блокчейн-услуг
Блокчейн
Forever Battery — пальчиковые батарейки с беспроводной зарядкой
Умный дом
Новая технология предупредит о слежке с дрона
Идеи
Стоимость солнечной энергии в Австралии упала на 44% с 2012 года
Солнечная энергия
Генная терапия рака увеличит социальное неравенство
Медицина будущего
Создано углеродное волокно из соломы
Новые технологии
Новая уязвимость Intel позволяет взламывать корпоративные ноутбуки
Кибербезопасность
В Британии разрешили платежи через мессенджеры
Мобильные платежи
Panasonic построит в США «умный город будущего»
Умный город
Тренды
Вертикальные фермы захватывают города, тоннели и даже пустыни
Новый модульный дрон может сам собирать себя в полете
Тренды
Эксплуатация электромобиля обходится на 50% дешевле, чем машины с ДВС
Электромобили
Boeing показал концепт гиперзвукового самолета-разведчика
Идеи
Космический грузовик Dragon второй раз вернулся с орбиты на Землю
Частный космос
Ford выпустит полностью электрический внедорожник к 2020 году
Электромобили
Оксфордский стартап проводит испытания универсальной вакцины от гриппа
Медицина будущего
GM показала робомобиль без руля и педалей
Беспилотные автомобили
В Британии разработана самая надежная квантовая система связи
Идеи
Тренды
Как Маск спровоцировал новую космическую гонку
ГМО-бактерии и брокколи помогут победить рак
Борьба с раком
В США фаст-фуд сети заменят часть персонала роботами, чтобы сэкономить
Автоматизация
Слежка за частной жизнью целых наций незаметно становится нормой
Контроль и цензура
Китайские ИТ-специалисты начали покидать Кремниевую долину
Тренды
Тренды
Конец эпохи антибиотиков и подтверждение «биологической аннигиляции»
От высадки на Марс нас отделяют ракеты, скука и радиация
Космические планы
Лучшие новинки CES-2018
Рейтинг лучших