Другасныя акумулятары, такія як літый-іённыя акумулятары, неабходна зараджаць, як толькі назапашаная энергія вычарпаецца.У спробе знізіць нашу залежнасць ад выкапнёвага паліва навукоўцы шукаюць устойлівыя спосабы падзарадкі другасных батарэй.Нядаўна Амар Кумар (аспірант лабараторыі Т. Н. Нараянана ў TIFR Хайдарабадзе) і яго калегі сабралі кампактны літый-іённы акумулятар з фотаадчувальных матэрыялаў, які можна зараджаць непасрэдна сонечнай энергіяй.
Першапачатковыя спробы накіраваць сонечную энергію для падзарадкі батарэй прадугледжвалі выкарыстанне фотаэлементаў і батарэй як асобных адзінак.Сонечная энергія пераўтворыцца фотаэлектрычнымі элементамі ў электрычную энергію, якая, адпаведна, захоўваецца ў выглядзе хімічнай энергіі ў батарэях.Затым энергія, назапашаная ў гэтых батарэях, выкарыстоўваецца для харчавання электронных прылад.Гэта перадача энергіі ад аднаго кампанента да іншага, напрыклад, ад фотаэлектрычнага элемента да батарэі, прыводзіць да некаторай страты энергіі.Каб прадухіліць страты энергіі, быў зроблены зрух у бок вывучэння выкарыстання святлоадчувальных кампанентаў у самой батарэі.Быў дасягнуты значны прагрэс у інтэграцыі святлоадчувальных кампанентаў у акумулятары, што прывяло да стварэння больш кампактных сонечных батарэй.
Нягледзячы на палепшаную канструкцыю, існуючыя сонечныя батарэі ўсё яшчэ маюць некаторыя недахопы.Некаторыя з гэтых недахопаў, звязаных з рознымі тыпамі сонечных батарэй, ўключаюць: зніжэнне здольнасці выкарыстоўваць дастатковую колькасць сонечнай энергіі, выкарыстанне арганічнага электраліта, які можа раз'ядаць святлоадчувальны арганічны кампанент унутры батарэі, і адукацыю пабочных прадуктаў, якія перашкаджаюць устойлівай працы батарэі ў доўгатэрміновы.
У гэтым даследаванні Амар Кумар вырашыў даследаваць новыя святлоадчувальныя матэрыялы, якія таксама могуць уключаць літый, і стварыць сонечную батарэю, якая была б герметычнай і эфектыўна працавала ў навакольных умовах.Сонечныя батарэі з двума электродамі звычайна ўключаюць святлоадчувальны фарбавальнік у адзін з электродаў, фізічна змяшаны са стабілізуючым кампанентам, які дапамагае кіраваць патокам электронаў праз батарэю.Электрод, які ўяўляе сабой фізічную сумесь двух матэрыялаў, мае абмежаванні на аптымальнае выкарыстанне плошчы паверхні электрода.Каб пазбегнуць гэтага, даследчыкі з групы TN Narayanan стварылі гетероструктуру з фотаадчувальнага MoS2 (дысульфід малібдэна) і MoOx (аксід малібдэна), каб функцыянаваць як адзін электрод.З'яўляючыся гетэраструктурай, у якой MoS2 і MoOx былі злітыя разам метадам хімічнага нанясення з паравай фазы, гэты электрод дазваляе паглынаць сонечную энергію большай плошчай паверхні.Калі прамяні святла трапляюць на электрод, святлоадчувальны MoS2 генеруе электроны і адначасова стварае вакансіі, якія называюцца дзіркамі.MoOx трымае электроны і дзіркі адзін ад аднаго і перадае электроны ў ланцуг батарэі.
Было ўстаноўлена, што гэтая сонечная батарэя, якая была цалкам сабрана з нуля, добра працуе пры ўздзеянні імітаванага сонечнага святла.Склад гетэраструктурнага электрода, які выкарыстоўваецца ў гэтай батарэі, быў таксама шырока вывучаны з дапамогай трансмісійнага электроннага мікраскопа.У цяперашні час аўтары даследавання працуюць над выяўленнем механізму, з дапамогай якога MoS2 і MoOx працуюць у тандэме з літыевым анодам, што прыводзіць да генерацыі току.У той час як гэтая сонечная батарэя дасягае больш высокага ўзаемадзеяння святлоадчувальнага матэрыялу са святлом, яна яшчэ не дасягнула генерацыі аптымальных узроўняў току для поўнай зарадкі літый-іённай батарэі.Маючы на ўвазе гэтую мэту, лабараторыя TN Narayanan даследуе, як такія гетэраструктурныя электроды могуць пракласці шлях для вырашэння праблем сучасных сонечных батарэй.
Час публікацыі: 11 мая 2022 г