Lityum iyon piller gibi ikincil pillerin, depolanan enerji tükendiğinde yeniden şarj edilmesi gerekir.Fosil yakıtlara olan bağımlılığımızı azaltmak amacıyla bilim insanları, ikincil pilleri yeniden şarj etmenin sürdürülebilir yollarını araştırıyorlar.Son zamanlarda Amar Kumar (TN Narayanan'ın TIFR Haydarabad'daki laboratuvarında yüksek lisans öğrencisi) ve meslektaşları, güneş enerjisiyle doğrudan şarj edilebilen, ışığa duyarlı malzemelerden oluşan kompakt bir lityum iyon pil oluşturdular.
Pilleri yeniden şarj etmek için güneş enerjisini kanalize etmeye yönelik ilk çabalar, fotovoltaik hücrelerin ve pillerin ayrı varlıklar olarak kullanılmasını içeriyordu.Güneş enerjisi, fotovoltaik hücreler tarafından elektrik enerjisine dönüştürülür ve dolayısıyla pillerde kimyasal enerji olarak depolanır.Bu pillerde depolanan enerji daha sonra elektronik cihazlara güç sağlamak için kullanılır.Enerjinin bir bileşenden diğerine, örneğin fotovoltaik hücreden aküye aktarılması, bir miktar enerji kaybına neden olur.Enerji kaybını önlemek için, pilin içinde ışığa duyarlı bileşenlerin kullanımını keşfetmeye doğru bir yönelim oldu.Işığa duyarlı bileşenlerin bir pil içerisine entegre edilmesinde önemli ilerlemeler kaydedilmiş ve bu da daha kompakt güneş pillerinin oluşmasına yol açmıştır.
Tasarım açısından geliştirilmiş olmasına rağmen mevcut güneş pillerinin hala bazı dezavantajları bulunmaktadır.Çeşitli güneş pili türleriyle ilişkili bu dezavantajlardan birkaçı şunları içerir: yeterli güneş enerjisini kullanma yeteneğinin azalması, pil içindeki ışığa duyarlı organik bileşeni aşındırabilecek organik elektrolit kullanımı ve pilin sürekli performansını engelleyen yan ürünlerin oluşumu. Uzun dönem.
Bu çalışmada Amar Kumar, lityum da içerebilen yeni ışığa duyarlı malzemeleri keşfetmeye ve sızdırmaz olacak ve ortam koşullarında verimli bir şekilde çalışacak bir güneş pili üretmeye karar verdi.İki elektrotlu güneş pilleri genellikle elektrotlardan birinde ışığa duyarlı bir boya ile pil boyunca elektron akışını yönlendirmeye yardımcı olan dengeleyici bir bileşen içerir.İki malzemenin fiziksel bir karışımı olan bir elektrot, elektrotun yüzey alanının optimal kullanımı konusunda sınırlamalara sahiptir.Bunu önlemek için, TN Narayanan'ın grubundan araştırmacılar, tek bir elektrot görevi görecek şekilde ışığa duyarlı MoS2 (molibden disülfit) ve MoOx'tan (molibden oksit) oluşan bir heteroyapı oluşturdular.MoS2 ve MoOx'un kimyasal buhar biriktirme tekniği ile birbirine kaynaştırıldığı bir heteroyapı olan bu elektrot, güneş enerjisini absorbe etmek için daha fazla yüzey alanına olanak tanır.Işık ışınları elektroda çarptığında ışığa duyarlı MoS2 elektronlar üretir ve aynı anda delik adı verilen boşluklar oluşturur.MoOx elektronları ve delikleri ayrı tutar ve elektronları akü devresine aktarır.
Tamamen sıfırdan monte edilen bu güneş pilinin, simüle edilmiş güneş ışığına maruz bırakıldığında iyi çalıştığı görüldü.Bu pilde kullanılan heteroyapılı elektrotun bileşimi, transmisyon elektron mikroskobu ile de kapsamlı bir şekilde incelenmiştir.Çalışmanın yazarları şu anda MoS2 ve MoOx'un lityum anotla birlikte çalışarak akım oluşmasına neden olan mekanizmayı ortaya çıkarmak için çalışıyorlar.Bu güneş pili, ışığa duyarlı malzemenin ışıkla daha yüksek bir etkileşimini sağlarken, bir lityum iyon pilini tamamen şarj etmek için henüz optimum düzeyde akım üretmeyi başaramadı.Bu hedefi göz önünde bulundurarak TN Narayanan'ın laboratuvarı, bu tür heteroyapılı elektrotların günümüz güneş pillerinin zorluklarının üstesinden gelmenin yolunu nasıl açabileceğini araştırıyor.
Gönderim zamanı: Mayıs-11-2022