Baterie wtórne, takie jak akumulatory litowo-jonowe, muszą być doładowywane po zużyciu zgromadzonej energii.Aby zmniejszyć naszą zależność od paliw kopalnych, naukowcy badają zrównoważone sposoby ładowania baterii wtórnych.Niedawno Amar Kumar (student w laboratorium TN Narayana w TIFR Hyderabad) i jego koledzy złożyli kompaktową baterię litowo-jonową z materiałów światłoczułych, którą można bezpośrednio ładować energią słoneczną.
Początkowe wysiłki zmierzające do skierowania energii słonecznej do ładowania akumulatorów wykorzystywały ogniwa fotowoltaiczne i akumulatory jako oddzielne jednostki.Energia słoneczna jest przekształcana przez ogniwa fotowoltaiczne w energię elektryczną, która jest następnie magazynowana jako energia chemiczna w bateriach.Energia zmagazynowana w tych bateriach jest następnie wykorzystywana do zasilania urządzeń elektronicznych.To przekazywanie energii z jednego elementu na drugi, na przykład z ogniwa fotowoltaicznego do akumulatora, prowadzi do pewnej utraty energii.Aby zapobiec utracie energii, nastąpiła zmiana w kierunku wykorzystania elementów światłoczułych wewnątrz samej baterii.Poczyniono znaczne postępy w integracji elementów światłoczułych w baterii, co doprowadziło do powstania bardziej kompaktowych baterii słonecznych.
Chociaż ulepszone w konstrukcji, istniejące baterie słoneczne nadal mają pewne wady.Kilka z tych wad związanych z różnymi typami baterii słonecznych to: zmniejszona zdolność do wykorzystania wystarczającej ilości energii słonecznej, użycie elektrolitu organicznego, który może powodować korozję światłoczułego składnika organicznego wewnątrz baterii oraz tworzenie produktów ubocznych, które utrudniają ciągłą wydajność baterii w długoterminowy.
W tym badaniu Amar Kumar postanowił zbadać nowe materiały światłoczułe, które mogą również zawierać lit i zbudować baterię słoneczną, która byłaby szczelna i wydajnie działała w warunkach otoczenia.Baterie słoneczne, które mają dwie elektrody, zwykle zawierają światłoczuły barwnik w jednej z elektrod fizycznie zmieszany ze składnikiem stabilizującym, który pomaga napędzać przepływ elektronów przez baterię.Elektroda będąca fizyczną mieszaniną dwóch materiałów ma ograniczenia w optymalnym wykorzystaniu pola powierzchni elektrody.Aby tego uniknąć, naukowcy z grupy TN Narayana stworzyli heterostrukturę światłoczułego MoS2 (dwusiarczek molibdenu) i MoOx (tlenek molibdenu), która działa jak pojedyncza elektroda.Będąc heterostrukturą, w której MoS2 i MoOx zostały połączone ze sobą techniką chemicznego osadzania z fazy gazowej, ta elektroda pozwala na większą powierzchnię absorbującą energię słoneczną.Kiedy promienie świetlne uderzają w elektrodę, światłoczuły MoS2 generuje elektrony i jednocześnie tworzy wakat, zwany dziurami.MoOx oddziela elektrony i dziury i przenosi elektrony do obwodu akumulatora.
Stwierdzono, że ta bateria słoneczna, która została całkowicie złożona od podstaw, działa dobrze po wystawieniu na działanie symulowanego światła słonecznego.Skład elektrody heterostrukturalnej zastosowanej w tym akumulatorze został również szeroko zbadany za pomocą transmisyjnego mikroskopu elektronowego.Autorzy badania pracują obecnie nad odkryciem mechanizmu współdziałania MoS2 i MoOx z anodą litową, w wyniku czego powstaje prąd.Chociaż ta bateria słoneczna osiąga wyższą interakcję materiału światłoczułego ze światłem, jeszcze nie osiągnęła generowania optymalnych poziomów prądu, aby w pełni naładować baterię litowo-jonową.Mając ten cel na uwadze, laboratorium TN Narayana bada, w jaki sposób takie heterostrukturalne elektrody mogą utorować drogę do sprostania wyzwaniom współczesnych baterii słonecznych.
Czas wysyłki: 11 maja-2022