Antrines baterijas, pvz., ličio jonų baterijas, reikia įkrauti, kai išnaudojama sukaupta energija.Siekdami sumažinti mūsų priklausomybę nuo iškastinio kuro, mokslininkai ieško tvarių būdų, kaip įkrauti antrines baterijas.Neseniai Amaras Kumaras (TN Narayanan laboratorijos TIFR Hyderabad absolventas) ir jo kolegos surinko kompaktišką ličio jonų bateriją su šviesai jautriomis medžiagomis, kurias galima tiesiogiai įkrauti saulės energija.
Pradinėse pastangose nukreipti saulės energiją į akumuliatorių įkrovimą buvo naudojami fotovoltiniai elementai ir baterijos kaip atskiri objektai.Saulės energiją fotovoltiniai elementai paverčia elektros energija, kuri vėliau kaupiama kaip cheminė energija baterijose.Šiose baterijose sukaupta energija vėliau naudojama elektroniniams prietaisams maitinti.Ši energijos relė iš vieno komponento į kitą, pavyzdžiui, nuo fotovoltinės elemento iki akumuliatoriaus, praranda tam tikrą energijos kiekį.Siekiant išvengti energijos praradimo, buvo pereita prie šviesai jautrių komponentų naudojimo pačioje baterijoje.Padaryta didelė pažanga integruojant šviesai jautrius komponentus į bateriją, todėl buvo suformuotos kompaktiškesnės saulės baterijos.
Nors patobulintas dizainas, esamos saulės baterijos vis dar turi tam tikrų trūkumų.Keletas iš šių trūkumų, susijusių su įvairių tipų saulės baterijomis, yra šie: sumažėjęs gebėjimas panaudoti pakankamai saulės energijos, organinio elektrolito, kuris gali korozuoti šviesai jautrų organinį komponentą baterijos viduje, ir šalutinių produktų, trukdančių ilgai veikti akumuliatoriuje. ilgalaikėje perspektyvoje.
Šiame tyrime Amaras Kumaras nusprendė ištirti naujas šviesai jautrias medžiagas, kuriose taip pat gali būti ličio, ir sukurti saulės bateriją, kuri būtų nepralaidi ir efektyviai veiktų aplinkos sąlygomis.Saulės baterijose, kuriose yra du elektrodai, paprastai viename iš elektrodų yra šviesai jautrių dažų, fiziškai sumaišytų su stabilizuojančiu komponentu, kuris padeda nukreipti elektronų srautą per bateriją.Elektrodas, kuris yra fizinis dviejų medžiagų mišinys, turi ribotas optimalus elektrodo paviršiaus ploto panaudojimas.Norėdami to išvengti, mokslininkai iš TN Narayanan grupės sukūrė šviesai jautraus MoS2 (molibdeno disulfido) ir MoOx (molibdeno oksido) heterostruktūrą, kuri veiktų kaip vienas elektrodas.Būdamas heterostruktūra, kurioje MoS2 ir MoOx buvo sulydyti cheminio garų nusodinimo metodu, šis elektrodas leidžia daugiau paviršiaus sugerti saulės energiją.Kai šviesos spinduliai patenka į elektrodą, šviesai jautrus MoS2 generuoja elektronus ir kartu sukuria laisvas vietas, vadinamas skylėmis.MoOx išlaiko elektronus ir skyles vienas nuo kito ir perkelia elektronus į akumuliatoriaus grandinę.
Nustatyta, kad ši saulės baterija, kuri buvo visiškai surinkta nuo nulio, gerai veikė, kai buvo veikiama imituojamos saulės šviesos.Šioje baterijoje naudojamo heterostruktūrinio elektrodo sudėtis taip pat buvo plačiai ištirta naudojant perdavimo elektronų mikroskopą.Tyrimo autoriai šiuo metu siekia išsiaiškinti mechanizmą, kuriuo MoS2 ir MoOx veikia kartu su ličio anodu, todėl susidaro srovė.Nors ši saulės baterija pasiekia didesnę šviesai jautrios medžiagos sąveiką su šviesa, ji dar turi sukurti optimalų srovės lygį, kad būtų galima visiškai įkrauti ličio jonų akumuliatorių.Turėdama omenyje šį tikslą, TN Narayanan laboratorija tiria, kaip tokie heterostruktūriniai elektrodai gali padėti spręsti šiuolaikinių saulės baterijų iššūkius.
Paskelbimo laikas: 2022-05-11