Les bateries secundàries, com les bateries d'ions de liti, s'han de recarregar un cop s'esgoti l'energia emmagatzemada.En un intent de disminuir la nostra dependència dels combustibles fòssils, els científics han estat explorant maneres sostenibles de recarregar les bateries secundàries.Recentment, Amar Kumar (estudiant de postgrau al laboratori de TN Narayanan a TIFR Hyderabad) i els seus col·legues han muntat una bateria compacta d'ions de liti amb materials fotosensibles que es poden recarregar directament amb energia solar.
Els esforços inicials per canalitzar l'energia solar per recarregar bateries van utilitzar l'ús de cèl·lules fotovoltaiques i bateries com a entitats separades.Les cèl·lules fotovoltaiques converteixen l'energia solar en energia elèctrica que s'emmagatzema com a energia química a les bateries.L'energia emmagatzemada en aquestes bateries s'utilitza per alimentar els dispositius electrònics.Aquest relé d'energia d'un component a l'altre, per exemple, de la cèl·lula fotovoltaica a la bateria, provoca una certa pèrdua d'energia.Per evitar la pèrdua d'energia, hi va haver un canvi cap a l'exploració de l'ús de components fotosensibles dins d'una pròpia bateria.S'ha produït un avenç substancial en la integració de components fotosensibles dins d'una bateria, donant lloc a la formació de bateries solars més compactes.
Tot i que el disseny ha millorat, les bateries solars existents encara tenen alguns inconvenients.Alguns d'aquests desavantatges associats amb diversos tipus de bateries solars inclouen: la disminució de la capacitat d'aprofitar prou energia solar, l'ús d'electròlits orgànics que poden corroir el component orgànic fotosensible dins d'una bateria i la formació de productes secundaris que dificulten el rendiment sostingut d'una bateria. el llarg termini.
En aquest estudi, Amar Kumar va decidir explorar nous materials fotosensibles que també poden incorporar liti i construir una bateria solar que fos a prova de fuites i funcionés de manera eficient en condicions ambientals.Les bateries solars que tenen dos elèctrodes solen incloure un colorant fotosensible en un dels elèctrodes barrejat físicament amb un component estabilitzador que ajuda a impulsar el flux d'electrons a través de la bateria.Un elèctrode que és una barreja física de dos materials té limitacions en l'ús òptim de la superfície de l'elèctrode.Per evitar-ho, els investigadors del grup de TN Narayanan van crear una heteroestructura de MoS2 (disulfur de molibdè) i MoOx (òxid de molibdè) fotosensibles per funcionar com un sol elèctrode.En ser una heteroestructura en què el MoS2 i el MoOx s'han fusionat mitjançant una tècnica de deposició de vapor químic, aquest elèctrode permet una major superfície per absorbir l'energia solar.Quan els raigs de llum incideixen en l'elèctrode, el MoS2 fotosensible genera electrons i simultàniament crea llocs vacants anomenats forats.MoOx manté els electrons i els forats separats i transfereix els electrons al circuit de la bateria.
Es va trobar que aquesta bateria solar, que es va muntar completament des de zero, funcionava bé quan s'exposava a la llum solar simulada.La composició de l'elèctrode d'heteroestructura utilitzat en aquesta bateria també s'ha estudiat àmpliament amb microscopi electrònic de transmissió.Els autors de l'estudi estan treballant actualment per desenterrar el mecanisme pel qual MoS2 i MoOx treballen conjuntament amb l'ànode de liti, donant lloc a la generació de corrent.Tot i que aquesta bateria solar aconsegueix una major interacció del material fotosensible amb la llum, encara s'ha d'aconseguir la generació de nivells òptims de corrent per recarregar completament una bateria d'ions de liti.Amb aquest objectiu en ment, el laboratori de TN Narayanan està explorant com aquests elèctrodes d'heteroestructura poden obrir el camí per abordar els reptes de les bateries solars actuals.
Hora de publicació: 11-maig-2022