Батарейки для интернета вещей: российские учёные создали элементы питания систем умного дома и носимой электроники

Молодые российские учёные НИТУ «МИСиС» разработали прототипы инновационных батареек с низким энергопотреблением, которые работают от комнатного освещения. Об этом сообщается в журнале Solar Energy Materials and Solar Cells.

Разработка относится к типу перовскитных солнечных фотоэлектрических элементов, которые применяются в портативной электронике, в том числе в так называемом интернете вещей — системах умного дома и носимых гаджетах.

Используемые в составе батареек материалы с перовскитной решёткой дешевле и проще в производстве, чем более распространённые на сегодняшний день кремниевые кристаллы, заявляют учёные. К недостаткам кремниевых солнечных фотоэлементов также относят их зависимость от прямого солнечного света — при комнатном освещении их КПД снижается в пять раз.

Однако, как отмечают исследователи, и у перовскитов есть существенные ограничения. В частности, при непрерывной работе батареек на основе оксида олова отмечается снижение значения максимальной мощности. Поэтому в новых перовскитных элементах питания учёные использовали другую добавку — наночастицы оксида никеля (NiO). 

• Для работы новых батареек достаточно стандартной интенсивности света 200–1000 люкс, создаваемой комнатными лампами
• © НИТУ «МИСиС»

По данным учёных, для работы этих батареек достаточно стандартной интенсивности света 200—1000 люкс, создаваемой искусственными источниками света, такими как светодиоды и галогенные лампы. Новые фотоэлементы преобразуют свет ламп в электрическую энергию без потери производительности, а вырабатываемой ими мощности достаточно для питания беспроводных электронных устройств, таких как фитнес-трекеры или умные часы.

«В этой работе мы показываем, что перовскитные солнечные элементы могут быть реализованы с использованием NiO. Для создания модулей мы использовали обычный высокотемпературный (+300 °C) и низкотемпературный (<+100 °C) процессы. Полученной мощности хватит для мелких датчиков и даже для наушников и беспроводной клавиатуры», — рассказала научный сотрудник лаборатории перспективной солнечной энергетики НИТУ «МИСиС» Татьяна Комаричева — один из авторов исследования. 

Также по теме

«Фантастически интересные свойства»: российский учёный о новых материалах и технологиях

Человечество обязательно перейдёт к новому технологическому укладу, в котором значительную роль будет играть контролируемый синтез...

По её словам, полученный коллективом прототип площадью всего 5 кв. см позволил обеспечить энергией беспроводной датчик Bluetooth Low Energy (BLE), предназначенный для передачи данных о температуре, давлении и влажности в помещении.

Кроме того, учёные уверены, что их разработка легко масштабируется. Потенциально новые фотомодули можно будет использовать для питания умных банковских карт, пультов управления бытовой техникой, компьютерных мышей и клавиатур, маломощной техники типа кухонных весов. 

Как сообщила пресс-служба НИТУ «МИСиС», в настоящее время исследователи продолжают проводить лабораторные испытания созданных прототипов.