Секундарне батерије, као што су литијум-јонске батерије, морају се напунити када се ускладиштена енергија потроши.У покушају да смање нашу зависност од фосилних горива, научници истражују одрживе начине за пуњење секундарних батерија.Недавно су Амар Кумар (дипломирани студент у лабораторији ТН Нарајанана у ТИФР Хајдерабаду) и његове колеге саставили компактну литијум-јонску батерију са фотоосетљивим материјалима који се могу директно пунити соларном енергијом.
Почетни напори да се соларна енергија каналише за пуњење батерија користили су фотонапонске ћелије и батерије као засебне целине.Соларну енергију фотонапонске ћелије претварају у електричну енергију која се последично складишти као хемијска енергија у батеријама.Енергија ускладиштена у овим батеријама се затим користи за напајање електронских уређаја.Овај релеј енергије са једне компоненте на другу, на пример, од фотонапонске ћелије до батерије, доводи до извесног губитка енергије.Да би се спречио губитак енергије, дошло је до померања ка истраживању употребе фотоосетљивих компоненти унутар саме батерије.Остварен је значајан напредак у интеграцији фотоосетљивих компоненти у батерију што је резултирало формирањем компактнијих соларних батерија.
Иако су побољшане у дизајну, постојеће соларне батерије и даље имају неке недостатке.Неки од ових недостатака повезаних са различитим типовима соларних батерија укључују: смањену способност искориштавања довољно сунчеве енергије, употребу органског електролита који може кородирати фотоосетљиву органску компоненту унутар батерије и стварање споредних производа који ометају трајни рад батерије у дугорочно.
У овој студији, Амар Кумар је одлучио да истражи нове фотоосетљиве материјале који такође могу да садрже литијум и да направи соларну батерију која би била отпорна на цурење и ефикасно радила у амбијенталним условима.Соларне батерије које имају две електроде обично укључују фотоосетљиву боју у једној од електрода, физички помешану са компонентом за стабилизацију која помаже у покретању протока електрона кроз батерију.Електрода која је физичка мешавина два материјала има ограничења у погледу оптималног коришћења површине електроде.Да би се ово избегло, истраживачи из групе ТН Нараианан-а створили су хетероструктуру фотосензитивног МоС2 (молибден дисулфида) и МоОк (молибден-оксида) како би функционисали као једна електрода.Будући да је хетероструктура у којој су МоС2 и МоОк спојени заједно техником хемијског таложења паре, ова електрода омогућава већу површину за апсорпцију сунчеве енергије.Када светлосни зраци ударе у електроду, фотоосетљиви МоС2 генерише електроне и истовремено ствара празна места која се називају рупе.МоОк држи електроне и рупе одвојене и преноси електроне у коло батерије.
Утврђено је да ова соларна батерија, која је потпуно састављена од нуле, добро ради када је изложена симулираној сунчевој светлости.Састав хетероструктурне електроде која се користи у овој батерији је опширно проучаван и трансмисијским електронским микроскопом.Аутори студије тренутно раде на откривању механизма помоћу којег МоС2 и МоОк раде у тандему са литијумском анодом што доводи до стварања струје.Док ова соларна батерија постиже већу интеракцију фотоосетљивог материјала са светлошћу, тек треба да постигне генерисање оптималних нивоа струје за потпуно пуњење литијум-јонске батерије.Имајући овај циљ на уму, лабораторија ТН Нараианана истражује како такве хетероструктурне електроде могу утрти пут за суочавање са изазовима данашњих соларних батерија.
Време поста: 11.05.2022