Sekundární baterie, jako jsou lithium-iontové baterie, je třeba dobíjet, jakmile je spotřebována uložená energie.Ve snaze snížit naši závislost na fosilních palivech vědci zkoumali udržitelné způsoby dobíjení sekundárních baterií.Nedávno Amar Kumar (postgraduální student v laboratoři TN Narayanan v TIFR Hyderabad) a jeho kolegové sestavili kompaktní lithium-iontovou baterii s fotocitlivými materiály, kterou lze přímo dobíjet sluneční energií.
Počáteční snahy směřovat solární energii k dobíjení baterií využívaly fotovoltaické články a baterie jako samostatné entity.Sluneční energie je fotovoltaickými články přeměněna na elektrickou energii, která je následně uložena jako chemická energie v bateriích.Energie uložená v těchto bateriích se pak používá k napájení elektronických zařízení.Toto převádění energie z jedné součásti na druhou, například z fotovoltaického článku do baterie, vede k určité ztrátě energie.Aby se zabránilo ztrátám energie, došlo k posunu směrem k prozkoumání použití fotocitlivých komponent uvnitř samotné baterie.Došlo k podstatnému pokroku v integraci fotocitlivých součástí do baterie, což vedlo k vytvoření kompaktnějších solárních baterií.
I když jsou stávající solární baterie vylepšené v designu, stále mají určité nevýhody.Některé z těchto nevýhod spojených s různými typy solárních baterií zahrnují: sníženou schopnost využít dostatek sluneční energie, použití organického elektrolytu, který může korodovat fotocitlivou organickou složku uvnitř baterie, a tvorbu vedlejších produktů, které brání trvalému výkonu baterie v baterii. v dlouhodobém horizontu.
V této studii se Amar Kumar rozhodl prozkoumat nové fotosenzitivní materiály, které mohou také obsahovat lithium, a postavit solární baterii, která by byla nepropustná a efektivně fungovala v okolních podmínkách.Solární baterie, které mají dvě elektrody, obvykle obsahují fotosenzitivní barvivo v jedné z elektrod fyzicky smíchané se stabilizační složkou, která pomáhá řídit tok elektronů baterií.Elektroda, která je fyzikální směsí dvou materiálů, má omezení pro optimální využití plochy povrchu elektrody.Aby se tomu zabránilo, výzkumníci ze skupiny TN Narayanana vytvořili heterostrukturu fotosenzitivního MoS2 (disulfid molybdenu) a MoOx (oxid molybdenu), aby fungovaly jako jediná elektroda.Vzhledem k tomu, že jde o heterostrukturu, ve které byly MoS2 a MoOx spojeny dohromady technikou chemického napařování, tato elektroda umožňuje větší povrchovou plochu pro absorpci sluneční energie.Když světelné paprsky dopadnou na elektrodu, fotosenzitivní MoS2 generuje elektrony a současně vytváří prázdná místa nazývaná díry.MoOx udržuje elektrony a díry od sebe a přenáší elektrony do obvodu baterie.
Bylo zjištěno, že tato solární baterie, která byla kompletně sestavena od nuly, funguje dobře, když je vystavena simulovanému slunečnímu světlu.Složení heterostrukturní elektrody použité v této baterii bylo také intenzivně studováno transmisním elektronovým mikroskopem.Autoři studie v současné době pracují na odhalení mechanismu, kterým MoS2 a MoOx pracují v tandemu s lithiovou anodou, což vede ke generování proudu.I když tato solární baterie dosahuje vyšší interakce fotosenzitivního materiálu se světlem, musí ještě dosáhnout generování optimálních úrovní proudu pro úplné dobití lithium-iontové baterie.S ohledem na tento cíl zkoumá laboratoř TN Narayanana, jak mohou takové heterostrukturní elektrody připravit cestu k řešení problémů současných solárních baterií.
Čas odeslání: 11. května 2022