Neue grüne Materialien könnten intelligente Geräte mit Umgebungslicht betreiben

Wir verwenden zunehmend mehr intelligente Geräte wie Smartphones, intelligente Lautsprecher und tragbare Gesundheits- und Wellness-Sensoren in unseren Wohnungen, Büros und öffentlichen Gebäuden. Die Batterien, die sie verwenden, können sich jedoch schnell entladen und giftige und seltene umweltschädliche Chemikalien enthalten, weshalb Forscher nach besseren Möglichkeiten suchen, die Geräte mit Strom zu versorgen.

Eine Möglichkeit, sie mit Strom zu versorgen, besteht darin, Innenlicht aus gewöhnlichen Glühbirnen in Energie umzuwandeln, ähnlich wie Sonnenkollektoren Energie aus Sonnenlicht gewinnen, die als Solar-Photovoltaik bekannt ist. Aufgrund der unterschiedlichen Eigenschaften der Lichtquellen sind die für Sonnenkollektoren verwendeten Materialien jedoch nicht für die Gewinnung von Innenlicht geeignet.

Nun haben Forscher des Imperial College London, der Universität Soochow in China und der Universität Cambridge entdeckt, dass neue grüne Materialien, die derzeit für Solarpaneele der nächsten Generation entwickelt werden, für die Ernte von Licht in Innenräumen nützlich sein könnten. Sie berichten heute über ihre Ergebnisse in Advanced Energy Materials.

Koautor Dr. Robert Hoye von der Abteilung für Materialien bei Imperial sagte: "Durch die effiziente Absorption des Lichts von Lampen, die häufig in Häusern und Gebäuden zu finden sind, können die von uns untersuchten Materialien Licht in Elektrizität umwandeln, mit einer Effizienz, die bereits im Bereich kommerzieller Technologien liegt. Wir haben auch bereits mehrere mögliche Verbesserungen identifiziert, durch die diese Materialien in naher Zukunft die Leistung heutiger Photovoltaik-Technologien für Innenräume übertreffen könnten".

Das Team untersuchte "Perowskit-inspirierte Materialien", die geschaffen wurden, um Probleme mit Materialien namens Perowskite zu umgehen, die für Solarzellen der nächsten Generation entwickelt wurden. Obwohl Perowskite in der Herstellung billiger sind als herkömmliche Sonnenkollektoren auf Siliziumbasis und einen ähnlichen Wirkungsgrad aufweisen, enthalten Perowskite giftige Bleisubstanzen. Dies trieb die Entwicklung von Perowskit-inspirierten Materialien voran, die stattdessen auf sichereren Elementen wie Wismut und Antimon basieren.

Obwohl diese von Perowskit inspirierten Materialien umweltfreundlicher sind, absorbieren sie das Sonnenlicht nicht so effizient. Das Team fand jedoch heraus, dass die Materialien das Licht in Innenräumen viel wirksamer absorbieren, mit Effizienzen, die für kommerzielle Anwendungen vielversprechend sind. Entscheidend war, dass die Forscher zeigten, dass die Leistung, die diese Materialien bei Innenbeleuchtung liefern, bereits ausreicht, um elektronische Schaltkreise zu betreiben.

Mitverfasser Professor Vincenzo Pecunia von der Universität Soochow sagte: "Unsere Entdeckung eröffnet eine ganz neue Richtung bei der Suche nach grünen, leicht herstellbaren Materialien für die nachhaltige Stromversorgung unserer intelligenten Geräte.

"Neben ihrer umweltfreundlichen Natur könnten diese Materialien möglicherweise auch auf unkonventionellen Substraten wie Kunststoffen und Geweben verarbeitet werden, die mit herkömmlichen Technologien nicht kompatibel sind. Daher könnten bleifreie, von Perowskit inspirierte Materialien bald batterielose Geräte für Wearables, Gesundheitsüberwachung, intelligente Häuser und intelligente Städte ermöglichen.