Самал Сулейменова Научно-исследовательская группа из швейцарской Федеральной политехнической школы Лозанны создала полупроводниковое устройство, генерирующее электричество при испарении морской воды. Технология базируется на гидровольтаическом эффекте и преобразует солнечное тепло и свет в стабильный ток. Результаты работы инженеров из Лаборатории нанонауки для энергетических технологий опубликованы в научном издании Nature Communications.
Установка представляет собой кремниевую панель с гексагональной решеткой из наностолбиков. Архитектура разделена на три функциональных уровня для контроля независимых физических процессов: испарения жидкости, транспорта ионов и сбора электрического заряда. Средний слой, отвечающий за движение ионов, расположен между испаряющей поверхностью и диэлектрической матрицей. Такая структура позволяет детально управлять перемещением частиц на границе жидкой и газообразной сред.
Основное достижение проекта – доказательство того, что испарение не выступает единственным источником энергии в системе. Воздействие тепла повышает отрицательный заряд на поверхности полупроводника, а солнечный свет возбуждает внутренние электроны. Целенаправленное использование температурного и светового фона увеличивает выработку электричества в пять раз. Ранее подобные дисбалансы считались фактором, снижающим эффективность гидровольтаических элементов.
Отдельное внимание авторы уделили долговечности системы. Морская вода создает агрессивную среду, которая обычно быстро разрушает электронные компоненты. Для защиты от коррозии и химических реакций кремниевые наностолбики покрыли специальным оксидным слоем. Это технологическое решение обеспечивает стабильную работу генератора даже при длительном термическом воздействии.
В будущем технология может решить проблему автономного энергоснабжения маломощной электроники. Разработчики планируют использовать гидровольтаические устройства для питания беспроводных датчиков, систем экологического мониторинга и оборудования «интернета вещей». Концепция позволяет отказаться от аккумуляторов в местах, где обеспечен постоянный доступ к водоемам и солнечному свету.
