Sekundarne baterije, kao što su litij-ionske baterije, potrebno je ponovno napuniti nakon što se pohranjena energija potroši.U pokušaju da smanje našu ovisnost o fosilnim gorivima, znanstvenici istražuju održive načine za ponovno punjenje sekundarnih baterija.Nedavno su Amar Kumar (postdiplomski student u laboratoriju TN Narayanana u TIFR Hyderabadu) i njegovi kolege sastavili kompaktnu litij-ionsku bateriju s fotoosjetljivim materijalima koja se može izravno puniti solarnom energijom.
Početni pokušaji usmjeravanja sunčeve energije za ponovno punjenje baterija uključivali su korištenje fotonaponskih ćelija i baterija kao zasebnih entiteta.Sunčeva energija se pomoću fotonaponskih ćelija pretvara u električnu energiju koja se posljedično skladišti kao kemijska energija u baterijama.Energija pohranjena u tim baterijama zatim se koristi za napajanje elektroničkih uređaja.Ovaj prijenos energije od jedne komponente do druge, na primjer, od fotonaponske ćelije do baterije, dovodi do određenog gubitka energije.Kako bi se spriječio gubitak energije, došlo je do pomaka prema istraživanju upotrebe fotoosjetljivih komponenti unutar same baterije.Došlo je do značajnog napretka u integraciji fotoosjetljivih komponenti unutar baterije što je rezultiralo stvaranjem kompaktnijih solarnih baterija.
Iako poboljšanog dizajna, postojeće solarne baterije još uvijek imaju neke nedostatke.Neki od ovih nedostataka povezanih s različitim vrstama solarnih baterija uključuju: smanjenu sposobnost iskorištavanja dovoljno sunčeve energije, upotrebu organskog elektrolita koji može nagrizati fotoosjetljivu organsku komponentu unutar baterije i stvaranje nusproizvoda koji ometaju održiv rad baterije u dugoročno.
U ovoj je studiji Amar Kumar odlučio istražiti nove fotoosjetljive materijale koji također mogu sadržavati litij i izraditi solarnu bateriju koja bi bila nepropusna i učinkovito radila u uvjetima okoline.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 dvaju materijala ima ograničenja u pogledu optimalne upotrebe površine elektrode.Kako bi se to izbjeglo, istraživači iz skupine TN Narayanana stvorili su heterostrukturu fotoosjetljivog MoS2 (molibden disulfida) i MoOx (molibden oksida) da funkcionira kao jedna elektroda.Budući da je riječ o heterostrukturi u kojoj su MoS2 i MoOx spojeni zajedno tehnikom taloženja kemijskom parom, ova elektroda omogućuje veću površinu za apsorbiranje sunčeve energije.Kada svjetlosne zrake pogode elektrodu, fotoosjetljivi MoS2 generira elektrone i istovremeno stvara praznine koje se nazivaju rupe.MoOx drži elektrone i rupe razdvojenima i prenosi elektrone u krug baterije.
Utvrđeno je da ova solarna baterija, koja je u potpunosti sastavljena od nule, dobro radi kada je izložena simuliranoj sunčevoj svjetlosti.Sastav heterostrukturne elektrode koja se koristi u ovoj bateriji također je opsežno proučavan prijenosnim elektronskim mikroskopom.Autori studije trenutno rade na otkrivanju mehanizma po kojem MoS2 i MoOx rade u tandemu s litijskom anodom što rezultira stvaranjem struje.Iako ova solarna baterija postiže veću interakciju fotoosjetljivog materijala sa svjetlom, tek treba postići generiranje optimalnih razina struje za potpuno ponovno punjenje litij-ionske baterije.S tim ciljem na umu, laboratorij TN Narayanana istražuje kako takve heterostrukturne elektrode mogu otvoriti put za rješavanje izazova današnjih solarnih baterija.
Vrijeme objave: 11. svibnja 2022