Bateriile secundare, cum ar fi bateriile cu ioni de litiu, trebuie reîncărcate odată ce energia stocată este consumată.În încercarea de a ne reduce dependența de combustibilii fosili, oamenii de știință au explorat modalități durabile de a reîncărca bateriile secundare.Recent, Amar Kumar (student absolvent la laboratorul lui TN Narayanan din TIFR Hyderabad) și colegii săi au asamblat o baterie compactă litiu-ion cu materiale fotosensibile care pot fi reîncărcate direct cu energie solară.
Eforturile inițiale de a canaliza energia solară pentru a reîncărca bateriile au folosit celulele fotovoltaice și bateriile ca entități separate.Energia solară este transformată de celulele fotovoltaice în energie electrică care este în consecință stocată ca energie chimică în baterii.Energia stocată în aceste baterii este apoi folosită pentru alimentarea dispozitivelor electronice.Acest releu de energie de la o componentă la alta, de exemplu, de la celula fotovoltaică la baterie, duce la o anumită pierdere de energie.Pentru a preveni pierderea de energie, a existat o schimbare către explorarea utilizării componentelor fotosensibile în interiorul unei baterii.S-au înregistrat progrese substanțiale în integrarea componentelor fotosensibile într-o baterie, ducând la formarea unor baterii solare mai compacte.
Deși au fost îmbunătățite în design, bateriile solare existente au încă unele dezavantaje.Câteva dintre aceste dezavantaje asociate diferitelor tipuri de baterii solare includ: capacitatea scăzută de a valorifica suficientă energie solară, utilizarea electrolitului organic care poate coroda componenta organică fotosensibilă din interiorul unei baterii și formarea de produse secundare care împiedică performanța susținută a bateriei în pe termen lung.
În acest studiu, Amar Kumar a decis să exploreze noi materiale fotosensibile care pot încorpora și litiu și să construiască o baterie solară care să fie rezistentă la scurgeri și să funcționeze eficient în condiții ambientale.Bateriile solare care au doi electrozi includ de obicei un colorant fotosensibil într-unul dintre electrozi amestecat fizic cu o componentă stabilizatoare care ajută la conducerea fluxului de electroni prin baterie.Un electrod care este un amestec fizic de două materiale are limitări privind utilizarea optimă a suprafeței electrodului.Pentru a evita acest lucru, cercetătorii din grupul lui TN Narayanan au creat o heterostructură de MoS2 fotosensibil (disulfură de molibden) și MoOx (oxid de molibden) pentru a funcționa ca un singur electrod.Fiind o heterostructură în care MoS2 și MoOx au fost topite împreună printr-o tehnică de depunere chimică în vapori, acest electrod permite o suprafață mai mare pentru a absorbi energia solară.Când razele de lumină lovesc electrodul, MoS2 fotosensibil generează electroni și simultan creează locuri libere numite găuri.MoOx menține electronii și găurile depărtate și transferă electronii în circuitul bateriei.
Această baterie solară, care a fost complet asamblată de la zero, s-a dovedit că funcționează bine atunci când este expusă la lumina solară simulată.Compoziția electrodului de heterostructură utilizat în această baterie a fost studiată pe larg și cu microscopul electronic cu transmisie.Autorii studiului lucrează în prezent la descoperirea mecanismului prin care MoS2 și MoOx lucrează în tandem cu anodul de litiu, rezultând generarea de curent.În timp ce această baterie solară realizează o interacțiune mai mare a materialului fotosensibil cu lumina, încă trebuie să obțină generarea de niveluri optime de curent pentru a reîncărca complet o baterie cu ioni de litiu.Având în vedere acest obiectiv, laboratorul lui TN Narayanan explorează modul în care astfel de electrozi cu heterostructură pot deschide calea pentru a aborda provocările bateriilor solare actuale.
Ora postării: 11-mai-2022