В условиях летней жары, когда температура в японском городе Осака приближается к +38°C, сотрудники Всемирной выставки Expo 2025 спасаются от перегрева с помощью жилетов с вентиляторами, работающими на солнечной энергии. Эти жилеты оснащены ультратонкими и гибкими солнечными панелями, созданными компанией Toyoda Gosei (входит в Toyota Group) совместно с японским стартапом Enecoat Technologies и текстильным производителем Seiren, сообщает CNN.

Каждая такая панель весит менее 4 граммов — меньше, чем лист бумаги, — и используется для питания миниатюрных вентиляторов в области шеи, обеспечивая пользователю прохладу. В отличие от традиционных кремниевых панелей, такие солнечные «плёнки» производятся на основе перовскитов — семейства кристаллов со схожей структурой, которые отличаются лёгкостью, дешевизной и способностью улавливать более широкий спектр света, включая видимый и ближний инфракрасный.

Солнечные панели на основе перовскита питают мобильный аккумулятор и персональный шейный вентилятор. Фото: CNN

Энергия даже в пасмурную погоду и в тени

Как подчёркивает Синичиро Фуки, директор проекта в Toyoda Gosei, перовскитовые панели работают не только при ярком солнце, но и в условиях тени, дождя или облачности. В лабораторных условиях панели Enecoat достигли КПД 21,2%, что означает преобразование пятой части солнечного света в электричество. Сейчас технология проходит испытания в реальных условиях на территории Expo.

Инженеры ежедневно фиксируют данные о работе панелей в разных погодных условиях, отслеживают уровень солнечной радиации, температуру, а также эффективность зарядки мобильного аккумулятора, которая варьируется от пяти до десяти часов.

Фуки называет проект первым в мире случаем интеграции перовскитовых солнечных элементов в носимую одежду: «Мы надеемся, что такие технологии найдут применение в сферах, где сложно обеспечить подачу электроэнергии традиционными способами».

Свет в помещении тоже подойдёт

Перовскиты могут встречаться в природе или синтезироваться в лаборатории. Их применение в солнечных ячейках впервые было продемонстрировано в 2009 году японскими исследователями. В лабораторных условиях они достигали КПД более 26%, сопоставимого с лучшими кремниевыми панелями, близкими к своему физическому пределу.

Одним из ключевых преимуществ перовскитов является способность генерировать энергию даже при слабом освещении. Как поясняет технический директор Enecoat Technologies Тамоцу Хориути, перовскитовые панели можно использовать даже в помещении, где источниками энергии будут служить лампы накаливания, светодиоды и другие типы освещения. А благодаря гибкости и лёгкости материал можно применять там, где установка традиционных панелей невозможна — например, на крыше, не выдерживающей веса в 20-25 килограммов.

Другие примеры на Expo и перспективы для городов

На Expo 2025 представлены и другие образцы применения перовскитов. Польская компания Saule Technologies разместила изогнутые солнечные панели на «умных» уличных столбах — они питают фонари, камеры наблюдения, цифровые экраны и системы беспроводной зарядки.

Японская Sekisui Chemical демонстрирует миллиметровые плёнки на крыше автобусного терминала выставки.

Panasonic показала перовскитовые панели, заключённые между слоями стекла для повышения прочности, использовав их в оформлении фасада своего павильона. «Классические кремниевые панели сложно вписать в жилую среду. Необходим баланс между дизайном и эффективностью», — отметил технический директор проекта Ёситэру Хара.

Ставка Японии на перовскиты — и вызовы

Япония активно инвестирует в технологии на основе перовскитов, планируя достичь к 2040 году 20 гигаватт солнечной генерации — это эквивалент примерно 20 атомных электростанций. Ограниченные плоские территории в стране делают перовскиты особенно актуальными. Кроме того, Япония — второй в мире производитель йода, необходимого для создания этих панелей.

Тем не менее, перовскиты пока уступают кремнию по устойчивости: материал теряет эффективность под воздействием влаги, тепла и ультрафиолета — иногда в течение недель или месяцев. Учёные по всему миру работают над увеличением срока службы, предлагая защитные оболочки и стабилизаторы. Недавнее исследование Университета Суррея позволило увеличить срок службы материала в 10 раз.

Учёные из Оксфорда пошли дальше, разработав метод нанесения солнечного покрытия на повседневные предметы — от рюкзаков до автомобилей. Это позволит отказаться от тяжёлых кремниевых панелей и приблизить производство энергии к потребителю.

Слабые места — свинец и устойчивость

Один из недостатков перовскитов — содержание токсичного свинца. Исследования показали, что при повреждении панелей возможна утечка, но современные технологии герметизации минимизируют этот риск.

Хотя полностью перовскитовые панели ещё не вышли на массовый рынок, технология уже применяется в гибридных решениях. Так, компания Oxford PV в 2024 году начала выпуск коммерческих тандемных панелей на базе перовскита и кремния, обеспечивая на 20% больше энергии по сравнению с обычными кремниевыми.

По словам Хориути, перенос генерации энергии ближе к месту потребления — будь то здания или одежда — сделает будущие города гораздо более эффективными: «Представьте себе наручные часы или смартфон, которые сами себя заряжают. Это вполне реалистичное направление для развития».

Наталья Ротарь

---

Читайте также:

• В Китае человек с нейроимплантом в мозге управляет компьютером силой мысли
• В Японии за 6 часов собрали железнодорожную станцию, напечатанную на 3D-принтере
• Учёные на Большом адронном коллайдере в Швейцарии превратили свинец в золото