От домашних систем безопасности с подключением к Wi-Fi до умных туалетов, так называемый Интернет вещей обеспечивает персонализацию и удобство устройств, которые помогают управлять домом. Но вместе с этим возникают запутанные электрические шнуры или батареи, которые необходимо заменить. Теперь исследователи, работающие в журнале ACS Applied Energy Materials, внедрили технологию солнечных панелей в помещение для питания интеллектуальных устройств. Они показывают, какие фотоэлектрические (PV) системы лучше всего работают при использовании холодных белых светодиодов — распространенного типа внутреннего освещения.

Внутреннее освещение отличается от солнечного света. Лампочки тусклее солнца. Солнечный свет включает в себя ультрафиолетовый, инфракрасный и видимый свет , тогда как внутренние светильники обычно излучают свет из более узкой области спектра. Ученые нашли способы использовать энергию солнечного света с помощью фотоэлектрических солнечных панелей , но эти панели не оптимизированы для преобразования внутреннего света в электрическую энергию.

Некоторые фотоэлектрические материалы следующего поколения, в том числе перовскитные минералы и органические пленки, были протестированы при освещении помещений, но неясно, какие из них наиболее эффективны при преобразовании искусственного света в электричество; Во многих исследованиях используются различные типы внутреннего освещения для тестирования фотоэлектрических систем, изготовленных из разных материалов. Итак, Ули Вюрфель и его коллеги сравнили ряд различных фотоэлектрических технологий при одном и том же типе внутреннего освещения.

Исследователи получили восемь типов фотоэлектрических устройств: от традиционного аморфного кремния до тонкопленочных технологий, таких как сенсибилизированные красителем солнечные элементы . Они измерили способность каждого материала преобразовывать свет в электричество сначала под искусственным солнечным светом, а затем под холодным белым светодиодным светом.

• Фотоэлектрические элементы на основе фосфида галлия и индия показали наибольшую эффективность при освещении в помещении, преобразовав почти 40% световой энергии в электричество.
• Как и ожидали исследователи, характеристики галлийсодержащего материала под солнечным светом были скромными по сравнению с другими протестированными материалами из-за его большой запрещенной зоны.
• Материал под названием кристаллический кремний продемонстрировал лучшую эффективность при солнечном свете, но был средним при освещении в помещении.

Фосфид галлия-индия еще не использовался в коммерчески доступных фотоэлектрических элементах, но это исследование указывает на его потенциал за пределами солнечной энергии, говорят исследователи. Однако они добавляют, что галлийсодержащие материалы дороги и не могут служить жизнеспособным массовым продуктом для питания систем умного дома.

Напротив, фотоэлементы из перовскита и органической пленки дешевле и не имеют проблем со стабильностью в условиях внутреннего освещения. Кроме того, в ходе исследования ученые определили, что часть энергии внутреннего освещения производит тепло, а не электричество. Эта информация поможет оптимизировать будущие фотоэлектрические системы для питания внутренних устройств.