100 вольт с одной капли: новая перовскитовая ячейка вырабатывает энергию из дождя и солнца

Учёные из Institute of Materials Science of Seville (ICMS, Испания) представили гибридное устройство на основе перовскита, способное одновременно работать под солнцем и во время дождя. Разработка устраняет одну из ключевых проблем традиционных солнечных панелей — падение эффективности в пасмурную и дождливую погоду.

По данным исследователей, одна падающая капля может создать разность потенциалов до 110 вольт — этого достаточно для питания небольшого портативного устройства.

Результаты работы опубликованы в научном журнале Nano Energy.

Почему перовскит — материал будущего

Современные солнечные электростанции позволяют получать безуглеродную энергию, однако существующие кремниевые технологии используют лишь часть доступного солнечного излучения.

Перовскитовые материалы считаются перспективной альтернативой благодаря:

• более высокой потенциальной эффективности преобразования энергии;

• сниженной стоимости производства;

• возможности создания тонкоплёночных решений.

Основная проблема таких элементов — нестабильность и чувствительность к влаге. Испанские исследователи смогли одновременно защитить ячейку и превратить дождь в дополнительный источник энергии.

Как работает гибридная система

Инженеры ICMS разработали сверхтонкую защитную плёнку толщиной менее 100 нанометров (для сравнения: человеческий волос — около 80 000 нанометров).

Этот слой выполняет сразу две функции:

1. Инкапсуляция — защищает химическую структуру перовскитовой ячейки и повышает светопоглощение.

2. Трибоэлектрическая генерация — преобразует кинетическую энергию падающих капель дождя в электрическую.

Фактически плёнка работает как трибоэлектрический наногенератор, интегрированный в солнечную панель.

Во время экспериментов одна капля дождя генерировала напряжение до 110 В. Это не означает высокую мощность в ваттах, но подтверждает принципиальную возможность эффективного сбора энергии осадков.

Решение проблемы нестабильной генерации

Обычные солнечные панели демонстрируют максимальную эффективность только при ярком солнце. В регионах с частыми осадками и высокой облачностью это существенно ограничивает их потенциал.

Новая технология позволяет:

• сохранять работоспособность в условиях дождя;

• компенсировать колебания температуры и влажности;

• обеспечивать более стабильное энергоснабжение автономных устройств.

По сути, речь идёт о гибридных «солнечно-дождевых» панелях, способных собирать энергию из нескольких природных источников одновременно.

Перспективы для IoT и инфраструктуры

Разработка особенно актуальна для:

• датчиков мониторинга мостов и крупных инженерных сооружений;

• метеостанций;

• систем точного земледелия;

• автономных IoT-устройств;

• светодиодных цепей малой мощности.

Для сегмента Internet of Things автономность питания остаётся ключевой задачей. Гибридные панели могут снизить зависимость от аккумуляторов и обслуживания.

Что это значит для энергетики

Использование плазменных технологий нанесения покрытий открывает путь к созданию многофункциональных защитных слоёв для чувствительных энергетических устройств.

Если технология подтвердит долговечность и масштабируемость, она может стать важным этапом в развитии распределённой генерации и автономных энергосистем.

Комбинирование солнечной и трибоэлектрической генерации делает возобновляемую энергетику менее зависимой от погодных факторов — а значит, более устойчивой и эффективной.