Ведущие исследователи из НИТУ «МИСиС» и Университета ИТМО добились впечатляющего научного результата, создав тонкопленочное устройство на основе галогенидного перовскита. Этот инновационный материал открыл возможность функционировать устройству в двух режимах: днем оно превращается в эффективную солнечную батарею, а ночью – в яркий светодиод. Перспективным направлением развития данной технологии является интеграция в автономные городские LED-экраны будущего, обеспечивая устойчивое энергоснабжение для осветительных и информационных систем мегаполисов.
Галогенидный перовскит: революция в материалознании
Галогенидный перовскит остается одним из самых обсуждаемых материалов последних лет в мире науки и техники. Будучи гибридным полупроводником, этот материал обладает поразительными оптическими и электрическими свойствами. В течение последних десяти лет перовскит произвел настоящий переворот в области фотовольтаики: коэффициент полезного действия солнечных элементов на его основе увеличился с 3% до 24%. Такой скачок стал возможен благодаря простоте синтеза, а также возможности настраивать структуру материала в зависимости от задачи.
Доступная стоимость производства и уникальные характеристики делают перовскит идеальным кандидатом для создания современных оптоэлектронных устройств. Сегодня его применяют при разработке не только солнечных батарей, но и передовых светодиодов, микролазеров, фотодетекторов, что значительно расширяет потенциал дальнейших научных и инженерных разработок.
Перовскитовые светодиоды: шаг к новым дисплеям
Перовскитные светодиоды (PeLED) уверенно заявили о себе как о материалах будущего для новейших дисплеев. Эти устройства выводят на новый уровень отображения информации и выполнение задач освещения за счет высокой яркости, насыщенных цветов и энергии, потребляемой в минимальных объемах. На сегодняшний день уже достигнут коэффициент светоотдачи в 20% – этот рекорд приближает массовое внедрение перовскитовых изделий в потребительские и промышленные сферы.
Уникальность перовскита также в его цене: себестоимость подобных светодиодов остается значительно ниже по сравнению с традиционными решениями. Простота воспроизводства, высокий КПД и промышленный потенциал делают перовскит востребованным материалом и в сфере массового производства.
Объединение двух функций в одной платформе
В рамках совместного проекта научные сотрудники НИТУ «МИСиС» и Университета ИТМО под руководством профессора Анвара Захидова достигли уникального результата – создание лабораторного образца устройства на основе галогенидного перовскита с двойной функциональностью. Этот эксперимент открывает дорогу к созданию универсальных энергоэффективных элементов для широкого спектра применения.
Особенностью перовскитов является явление ионной миграции – перемещении ионов внутри материала под воздействием света или электрического поля. Несмотря на то что этот эффект иногда ограничивает стабильность устройств, именно он дал ключ к объединению свойств солнечного элемента и светодиода в едином кристалле. Ранее подобные решения считались недостижимыми для других полупроводниковых материалов.
Принцип работы: «хамелеон» среди устройств
Эксперимент показал: при подаче на перовскитное устройство небольшого напряжения (до 1 В) оно генерирует электричество, преобразуя солнечный свет в энергию. Однако стоит увеличить напряжение до 2 В и выше – элемент мгновенно начинает работать как светодиод, то есть излучать яркий и насыщенный видимый свет. Получается, что в светлое время суток устройство способно заряжать встроенную батарею, а после наступления темноты превращаться в надежный источник освещения или даже участник мультиэкранных рекламных систем.
Подобные бифункциональные системы вдохновляют ученых и инженеров по всему миру: они могут стать частью инновационной инфраструктуры, обеспечивая городские пространства автономными решениями для энергоснабжения, информационных табло, подсветки и даже архитектурных инсталляций нового формата.
Будущее перовскитных технологий: путь к энергоэффективности
Разработанные лабораторные образцы доказывают не только техническую реализуемость идеи, но и задают новый стандарт для индустрии в целом. Концепция интеграции функциональных возможностей в единый материал открывает перед инженерами широкие горизонты: от гибких и дешевых солнечных панелей до интеллектуальных светящихся поверхностей. Важным преимуществом остаётся возможность модифицировать характеристики устройства под конкретные цели благодаря управляемым свойствам перовскита.
В будущем подобные материалы могут стать неотъемлемой частью «умного города», где экономичность, автономность и экологичность — ключевые тренды для систем освещения и визуальной коммуникации. Теперь зарядка от солнца и яркое освещение ночью – это не утопия, а реальность, благодаря продвинутым разработкам российских ученых из НИТУ «МИСиС» и Университета ИТМО.
Заключение: оптимизм и инновации на пути к глобальным изменениям
Открытие отечественных ученых доказывает, что объединение научного потенциала и современных материалов может привести к настоящему технологическому прорыву. Галогенидный перовскит выходит на первый план как материал, который способен преобразовать представления о генерации и использовании энергии, делая это эффективно, доступно и экологично. Инновационные решения, разработанные исследовательскими группами, обещают широкое внедрение в самые разные области – от транспорта до городской архитектуры и бытовой электроники. Оптимистичный взгляд в будущее оправдан – ведь технологии, созданные сегодня в лабораториях НИТУ «МИСиС» и Университета ИТМО, завтра вполне могут изменить облик наших городов и качество жизни.
Источник: scientificrussia.ru
