Bateri sekunder, seperti bateri ion litium, perlu dicas semula setelah tenaga yang disimpan habis.Dalam usaha untuk mengurangkan pergantungan kita kepada bahan api fosil, saintis telah meneroka cara yang mampan untuk mengecas semula bateri sekunder.Baru-baru ini, Amar Kumar (pelajar siswazah di makmal TN Narayanan di TIFR Hyderabad) dan rakan sekerjanya telah memasang bateri ion litium padat dengan bahan fotosensitif yang boleh dicas semula secara terus dengan tenaga suria.
Usaha awal untuk menyalurkan tenaga suria untuk mengecas semula bateri menggunakan penggunaan sel fotovoltaik dan bateri sebagai entiti yang berasingan.Tenaga suria ditukarkan oleh sel fotovoltaik kepada tenaga elektrik yang seterusnya disimpan sebagai tenaga kimia dalam bateri.Tenaga yang tersimpan dalam bateri ini kemudiannya digunakan untuk menggerakkan peranti elektronik.Relay tenaga dari satu komponen ke komponen yang lain, contohnya, dari sel fotovoltaik ke bateri, membawa kepada kehilangan tenaga.Untuk mengelakkan kehilangan tenaga, terdapat peralihan ke arah meneroka penggunaan komponen fotosensitif di dalam bateri itu sendiri.Terdapat kemajuan besar dalam menyepadukan komponen fotosensitif dalam bateri yang mengakibatkan pembentukan bateri solar yang lebih padat.
Walaupun dipertingkatkan dalam reka bentuk, bateri solar sedia ada masih mempunyai beberapa kelemahan.Beberapa kelemahan yang dikaitkan dengan pelbagai jenis bateri solar termasuk: penurunan keupayaan untuk memanfaatkan tenaga suria yang mencukupi, penggunaan elektrolit organik yang boleh menghakis komponen organik fotosensitif di dalam bateri, dan pembentukan produk sampingan yang menghalang prestasi berterusan bateri dalam jangka masa panjang.
Dalam kajian ini, Amar Kumar memutuskan untuk meneroka bahan fotosensitif baharu yang juga boleh menggabungkan litium dan membina bateri solar yang kalis bocor dan beroperasi dengan cekap dalam keadaan ambien.Bateri solar yang mempunyai dua elektrod biasanya termasuk pewarna fotosensitif dalam salah satu elektrod yang dicampur secara fizikal dengan komponen penstabil yang membantu memacu aliran elektron melalui bateri.Elektrod yang merupakan campuran fizikal dua bahan mempunyai had ke atas penggunaan optimum luas permukaan elektrod.Untuk mengelakkan ini, penyelidik dari kumpulan TN Narayanan mencipta heterostruktur fotosensitif MoS2 (molibdenum disulfida) dan MoOx (molibdenum oksida) untuk berfungsi sebagai elektrod tunggal.Sebagai heterostruktur di mana MoS2 dan MoOx telah digabungkan bersama oleh teknik pemendapan wap kimia, elektrod ini membolehkan lebih banyak kawasan permukaan menyerap tenaga suria.Apabila sinaran cahaya mengenai elektrod, MoS2 fotosensitif menjana elektron dan pada masa yang sama mencipta kekosongan yang dipanggil lubang.MoOx memisahkan elektron dan lubang, dan memindahkan elektron ke litar bateri.
Bateri solar ini, yang dipasang sepenuhnya dari awal, didapati berfungsi dengan baik apabila terdedah kepada cahaya suria simulasi.Komposisi elektrod heterostruktur yang digunakan dalam bateri ini telah dikaji secara meluas dengan mikroskop elektron penghantaran juga.Penulis kajian kini sedang berusaha untuk mencungkil mekanisme yang MoS2 dan MoOx berfungsi seiring dengan anod litium yang menghasilkan penjanaan arus.Walaupun bateri solar ini mencapai interaksi bahan fotosensitif yang lebih tinggi dengan cahaya, ia masih belum mencapai penjanaan tahap arus optimum untuk mengecas semula bateri ion litium sepenuhnya.Dengan matlamat ini dalam fikiran, makmal TN Narayanan sedang meneroka bagaimana elektrod heterostruktur sedemikian boleh membuka jalan untuk menangani cabaran bateri solar masa kini.
Masa siaran: 11 Mei 2022