Sekundarne baterije, kao što su litijum-jonske baterije, potrebno je napuniti nakon što se uskladištena energija potroši.U pokušaju da smanje našu ovisnost o fosilnim gorivima, naučnici istražuju održive načine za punjenje sekundarnih baterija.Nedavno su Amar Kumar (diplomirani student u laboratoriji TN Narayanana u TIFR Hyderabad) i njegove kolege sastavili kompaktnu litijum-jonsku bateriju sa fotoosjetljivim materijalima koja se može direktno puniti solarnom energijom.
Početni napori da se solarna energija kanališe za punjenje baterija koristili su fotonaponske ćelije i baterije kao zasebne celine.Solarnu energiju fotonaponske ćelije pretvaraju u električnu energiju koja se posljedično pohranjuje kao kemijska energija u baterijama.Energija pohranjena u ovim baterijama se zatim koristi za napajanje elektronskih uređaja.Ovaj relej energije s jedne komponente na drugu, na primjer, od fotonaponske ćelije do baterije, dovodi do određenog gubitka energije.Kako bi se spriječio gubitak energije, došlo je do pomaka prema istraživanju korištenja fotoosjetljivih komponenti unutar same baterije.Ostvaren je značajan napredak u integraciji fotoosjetljivih komponenti unutar baterije što je rezultiralo stvaranjem kompaktnijih solarnih baterija.
Iako su poboljšane u dizajnu, postojeće solarne baterije i dalje imaju neke nedostatke.Neki od ovih nedostataka povezanih s različitim tipovima solarnih baterija uključuju: smanjenu sposobnost iskorištavanja dovoljno sunčeve energije, korištenje organskog elektrolita koji može korodirati fotoosjetljivu organsku komponentu unutar baterije i stvaranje nusproizvoda koji ometaju trajni rad baterije u dugoročno.
U ovoj studiji, Amar Kumar je odlučio istražiti nove fotoosjetljive materijale koji također mogu sadržavati litijum i napraviti solarnu bateriju koja bi bila otporna na curenje i efikasno radila u ambijentalnim uslovima.Solarne baterije koje imaju dvije elektrode obično uključuju fotoosjetljivu boju u jednoj od elektroda fizički pomiješanu sa stabilizirajućom komponentom koja pomaže u pokretanju protoka elektrona kroz bateriju.Elektroda koja je fizička mješavina dva materijala ima ograničenja na optimalno korištenje površine elektrode.Da bi to izbjegli, istraživači iz grupe TN Narayanana stvorili su heterostrukturu fotosenzitivnog MoS2 (molibden disulfida) i MoOx (molibden oksida) kako bi funkcionirali kao jedna elektroda.Budući da je heterostruktura u kojoj su MoS2 i MoOx spojeni zajedno tehnikom hemijskog taloženja iz pare, ova elektroda omogućava veću površinu za apsorpciju sunčeve energije.Kada svjetlosni zraci udare u elektrodu, fotoosjetljivi MoS2 stvara elektrone i istovremeno stvara prazna mjesta koja se nazivaju rupe.MoOx drži elektrone i rupe odvojene i prenosi elektrone u krug baterije.
Utvrđeno je da ova solarna baterija, koja je potpuno sastavljena od nule, dobro radi kada je izložena simuliranoj sunčevoj svjetlosti.Sastav heterostrukturne elektrode koja se koristi u ovoj bateriji opširno je proučavan i transmisijskim elektronskim mikroskopom.Autori studije trenutno rade na otkrivanju mehanizma kojim MoS2 i MoOx rade u tandemu s litijumskom anodom što rezultira stvaranjem struje.Iako ova solarna baterija postiže veću interakciju fotoosjetljivog materijala sa svjetlom, tek treba postići stvaranje optimalnih nivoa struje za potpuno punjenje litijum-jonske baterije.Imajući ovaj cilj na umu, laboratorija TN Narayanana istražuje kako takve heterostrukturne elektrode mogu utrti put za rješavanje izazova današnjih solarnih baterija.
Vrijeme objave: maj-11-2022