Sekundárne batérie, ako sú lítium-iónové batérie, je potrebné po spotrebovaní uloženej energie dobiť.V snahe znížiť našu závislosť od fosílnych palív vedci skúmali udržateľné spôsoby dobíjania sekundárnych batérií.Nedávno Amar Kumar (postgraduálny študent v laboratóriu TN Narayanana v TIFR Hyderabad) a jeho kolegovia zostavili kompaktnú lítium-iónovú batériu s fotocitlivými materiálmi, ktorú možno priamo dobíjať slnečnou energiou.
Počiatočné snahy smerovať slnečnú energiu na dobíjanie batérií využívali fotovoltaické články a batérie ako samostatné entity.Slnečná energia je premieňaná fotovoltaickými článkami na elektrickú energiu, ktorá sa následne ukladá ako chemická energia v batériách.Energia uložená v týchto batériách sa potom používa na napájanie elektronických zariadení.Toto prenášanie energie z jedného komponentu na druhý, napríklad z fotovoltaického článku do batérie, vedie k určitej strate energie.Aby sa zabránilo strate energie, došlo k posunu smerom k skúmaniu použitia fotosenzitívnych komponentov vo vnútri samotnej batérie.V integrácii fotosenzitívnych komponentov do batérie sa dosiahol značný pokrok, čo viedlo k vytvoreniu kompaktnejších solárnych batérií.
Aj keď sú existujúce solárne batérie vylepšené v dizajne, stále majú určité nevýhody.Niektoré z týchto nevýhod spojených s rôznymi typmi solárnych batérií zahŕňajú: zníženú schopnosť využiť dostatok slnečnej energie, používanie organického elektrolytu, ktorý môže korodovať fotosenzitívnu organickú zložku vo vnútri batérie, a tvorbu vedľajších produktov, ktoré bránia trvalému výkonu batérie. z dlhodobého hľadiska.
V tejto štúdii sa Amar Kumar rozhodol preskúmať nové fotosenzitívne materiály, ktoré môžu obsahovať aj lítium, a postaviť solárnu batériu, ktorá by bola odolná voči úniku a efektívne fungovala v okolitých podmienkach.Solárne batérie, ktoré majú dve elektródy, zvyčajne obsahujú fotosenzitívne farbivo v jednej z elektród, ktoré je fyzicky zmiešané so stabilizačnou zložkou, ktorá pomáha riadiť tok elektrónov cez batériu.Elektróda, ktorá je fyzikálnou zmesou dvoch materiálov, má obmedzenia na optimálne využitie plochy povrchu elektródy.Aby sa tomu zabránilo, výskumníci zo skupiny TN Narayanan vytvorili heteroštruktúru fotosenzitívneho MoS2 (disulfid molybdénu) a MoOx (oxid molybdénu), aby fungovali ako jedna elektróda.Keďže ide o heteroštruktúru, v ktorej sa MoS2 a MoOx spojili pomocou techniky chemického nanášania pár, táto elektróda umožňuje väčšiu povrchovú plochu na absorbovanie slnečnej energie.Keď svetelné lúče dopadnú na elektródu, fotosenzitívny MoS2 generuje elektróny a súčasne vytvára voľné miesta nazývané diery.MoOx udržuje elektróny a otvory od seba a prenáša elektróny do obvodu batérie.
Zistilo sa, že táto solárna batéria, ktorá bola kompletne zostavená od začiatku, funguje dobre, keď je vystavená simulovanému slnečnému svetlu.Zloženie heteroštruktúrnej elektródy použitej v tejto batérii bolo značne študované aj transmisným elektrónovým mikroskopom.Autori štúdie v súčasnosti pracujú na odhalení mechanizmu, ktorým MoS2 a MoOx pracujú v tandeme s lítiovou anódou, čo vedie k generovaniu prúdu.Zatiaľ čo táto solárna batéria dosahuje vyššiu interakciu fotosenzitívneho materiálu so svetlom, je ešte potrebné dosiahnuť generovanie optimálnych úrovní prúdu na úplné dobitie lítium-iónovej batérie.S týmto cieľom laboratórium TN Narayanan skúma, ako môžu takéto heteroštruktúrne elektródy pripraviť cestu na riešenie výziev súčasných solárnych batérií.
Čas odoslania: 11. máj 2022