Sekundārās baterijas, piemēram, litija jonu akumulatori, ir jāuzlādē pēc tam, kad uzkrātā enerģija ir iztērēta.Lai samazinātu mūsu atkarību no fosilā kurināmā, zinātnieki ir pētījuši ilgtspējīgus veidus, kā uzlādēt sekundāros akumulatorus.Nesen Amars Kumars (TN Narayanan laboratorijas maģistrants TIFR Haidarabadā) un viņa kolēģi ir samontējuši kompaktu litija jonu akumulatoru ar gaismjutīgiem materiāliem, kurus var tieši uzlādēt ar saules enerģiju.
Sākotnējie centieni novirzīt saules enerģiju akumulatoru uzlādēšanai izmantoja fotoelementu elementus un baterijas kā atsevišķas vienības.Saules enerģiju fotoelektriskās šūnas pārvērš elektriskajā enerģijā, kas līdz ar to tiek uzglabāta kā ķīmiskā enerģija baterijās.Šajos baterijās uzkrātā enerģija tiek izmantota elektronisko ierīču darbināšanai.Šis enerģijas relejs no viena komponenta uz otru, piemēram, no fotoelementa uz akumulatoru, rada zināmus enerģijas zudumus.Lai novērstu enerģijas zudumus, tika veikta pāreja uz gaismjutīgu komponentu izmantošanu pašā akumulatorā.Ir panākts ievērojams progress gaismjutīgu komponentu integrēšanā akumulatorā, kā rezultātā ir izveidotas kompaktākas saules baterijas.
Lai arī esošajām saules baterijām ir uzlabots dizains, tām joprojām ir daži trūkumi.Daži no šiem trūkumiem, kas saistīti ar dažāda veida saules baterijām, ir: samazināta spēja izmantot pietiekami daudz saules enerģijas, organiskā elektrolīta izmantošana, kas var korodēt gaismjutīgo organisko komponentu akumulatorā, un blakusproduktu veidošanās, kas kavē akumulatora ilgstošu darbību. ilgtermiņā.
Šajā pētījumā Amar Kumar nolēma izpētīt jaunus gaismjutīgus materiālus, kuros var būt arī litijs, un izveidot saules bateriju, kas būtu necaurlaidīga un efektīvi darbotos apkārtējās vides apstākļos.Saules baterijas, kurām ir divi elektrodi, parasti vienā no elektrodiem satur gaismjutīgu krāsvielu, kas fiziski sajaukta ar stabilizējošu komponentu, kas palīdz vadīt elektronu plūsmu caur akumulatoru.Elektrodam, kas ir fizisks divu materiālu maisījums, ir ierobežojumi attiecībā uz optimālu elektroda virsmas laukuma izmantošanu.Lai no tā izvairītos, pētnieki no TN Narayanan grupas izveidoja gaismjutīga MoS2 (molibdēna disulfīda) un MoOx (molibdēna oksīda) heterostruktūru, kas darbotos kā viens elektrods.Tā kā šis elektrods ir heterostruktūra, kurā MoS2 un MoOx ir sapludināti kopā ar ķīmisko tvaiku pārklāšanas metodi, šis elektrods nodrošina lielāku virsmas laukumu, lai absorbētu saules enerģiju.Kad gaismas stari skar elektrodu, gaismjutīgais MoS2 ģenerē elektronus un vienlaikus rada vakances, ko sauc par caurumiem.MoOx notur elektronus un caurumus atsevišķi un pārnes elektronus uz akumulatora ķēdi.
Tika konstatēts, ka šī saules baterija, kas tika pilnībā samontēta no nulles, darbojas labi, ja tiek pakļauta imitētai saules gaismai.Šajā akumulatorā izmantotā heterostruktūras elektroda sastāvs ir plaši pētīts arī ar transmisijas elektronu mikroskopu.Pētījuma autori pašlaik strādā, lai atklātu mehānismu, ar kuru MoS2 un MoOx darbojas tandēmā ar litija anodu, kā rezultātā rodas strāva.Lai gan šī saules baterija nodrošina lielāku gaismjutīga materiāla mijiedarbību ar gaismu, tai vēl ir jāsasniedz optimālais strāvas līmenis, lai pilnībā uzlādētu litija jonu akumulatoru.Paturot prātā šo mērķi, TN Narayanan laboratorija pēta, kā šādi heterostruktūras elektrodi var pavērt ceļu mūsdienu saules bateriju problēmu risināšanai.
Publicēšanas laiks: 2022. gada 11. maijs