סוללות משניות, כגון סוללות ליתיום יון, צריכות להיטען לאחר שהאנרגיה המאוחסנת נגמרת.במטרה להפחית את התלות שלנו בדלקים מאובנים, מדענים בחנו דרכים בנות קיימא לטעינת סוללות משניות.לאחרונה, עמר קומאר (סטודנט לתואר שני במעבדה של TN Narayanan ב-TIFR Hyderabad) ועמיתיו הרכיבו סוללת ליתיום יון קומפקטית עם חומרים רגישים לאור שניתן להטעין ישירות באנרגיה סולארית.
מאמצים ראשוניים לתעל אנרגיה סולארית לטעינת סוללות השתמשו בתאים פוטו-וולטאיים ובסוללות כישות נפרדות.אנרגיה סולארית מומרת על ידי תאים פוטו-וולטאיים לאנרגיה חשמלית שנאגרת כתוצאה מכך כאנרגיה כימית בסוללות.האנרגיה האצורה בסוללות אלו משמשת לאחר מכן להפעלת המכשירים האלקטרוניים.העברת אנרגיה זו ממרכיב אחד למשנהו, למשל, מהתא הפוטו-וולטאי לסוללה, מובילה לאובדן אנרגיה מסוים.כדי למנוע אובדן אנרגיה, חל מעבר לחקר השימוש ברכיבים רגישים לאור בתוך הסוללה עצמה.חלה התקדמות משמעותית בשילוב רכיבים רגישים לאור בתוך סוללה וכתוצאה מכך נוצרו סוללות סולאריות קומפקטיות יותר.
למרות שיפור בעיצוב, לסוללות סולאריות קיימות עדיין יש כמה חסרונות.כמה מהחסרונות הללו הקשורים לסוגים שונים של סוללות סולאריות כוללים: ירידה ביכולת לרתום מספיק אנרגיה סולארית, שימוש באלקטרוליט אורגני שעלול לשחית את הרכיב האורגני הרגיש לאור בתוך הסוללה, והיווצרות תוצרי לוואי המעכבים את הביצועים המתמשכים של הסוללה בסוללה. הטווח הארוך.
במחקר זה, עמר קומאר החליט לחקור חומרים רגישים לאור חדשים שיכולים לשלב גם ליתיום ולבנות סוללה סולארית שתהיה חסינת דליפות ותפעל ביעילות בתנאי הסביבה.סוללות סולאריות בעלות שתי אלקטרודות כוללות בדרך כלל צבע רגיש לאור באחת האלקטרודות מעורבות פיזית עם רכיב מייצב שעוזר להניע את זרימת האלקטרונים דרך הסוללה.לאלקטרודה שהיא תערובת פיזיקלית של שני חומרים יש מגבלות על שימוש אופטימלי בשטח הפנים של האלקטרודה.כדי להימנע מכך, חוקרים מהקבוצה של TN Narayanan יצרו מבנה הטרו-מבנה של MoS2 (מוליבדן דיסולפיד) ו-MoOx (תחמוצת מוליבדן) רגיש לאור כדי לתפקד כאלקטרודה אחת.בהיותה מבנה הטרו-מבנה שבו ה-MoS2 וה-MoOx התמזגו יחד בטכניקת שקיעת אדים כימית, אלקטרודה זו מאפשרת ליותר שטח פנים לספוג אנרגיית שמש.כאשר קרני האור פוגעות באלקטרודה, ה-MoS2 הרגיש לאור יוצר אלקטרונים ובו זמנית יוצר חללים פנויים הנקראים חורים.MoOx מרחיק את האלקטרונים והחורים, ומעביר את האלקטרונים למעגל הסוללה.
סוללה סולארית זו, שהורכבה לחלוטין מאפס, נמצאה פועלת היטב כאשר היא נחשפה לאור סולארי מדומה.הרכב האלקטרודה ההטרו-מבנה המשמשת בסוללה זו נחקר בהרחבה גם עם מיקרוסקופ אלקטרוני תמסורת.מחברי המחקר פועלים כעת לחשיפת המנגנון שבו MoS2 ו-MoOx פועלים במקביל לאנודת ליתיום וכתוצאה מכך ליצור זרם.בעוד סוללה סולארית זו משיגה אינטראקציה גבוהה יותר של חומר רגיש לאור עם אור, היא עדיין לא השיגה יצירת רמות אופטימליות של זרם כדי להטעין מחדש סוללת ליתיום יון.מתוך מחשבה על מטרה זו, המעבדה של TN Narayanan בוחנת כיצד אלקטרודות הטרו-מבנה כאלה יכולות לסלול את הדרך להתמודדות עם האתגרים של סוללות סולאריות של ימינו.
זמן פרסום: 11 במאי 2022