A másodlagos akkumulátorokat, például a lítium-ion akkumulátorokat újra kell tölteni, ha a tárolt energia elhasználódott.A fosszilis tüzelőanyagoktól való függőségünk csökkentése érdekében a tudósok a másodlagos akkumulátorok újratöltésének fenntartható módjait kutatják.A közelmúltban Amar Kumar (a TN Narayanan TIFR Hyderabad-i laboratóriumának végzős hallgatója) és kollégái összeállítottak egy kompakt lítium-ion akkumulátort fényérzékeny anyagokkal, amelyek közvetlenül újratölthetők napenergiával.
A napenergia akkumulátorok újratöltésére irányuló kezdeti erőfeszítései során a fotovoltaikus cellákat és az akkumulátorokat különálló egységként használták.A napenergiát a fotovoltaikus cellák elektromos energiává alakítják át, amely ennek következtében kémiai energiaként tárolódik az akkumulátorokban.Az ezekben az akkumulátorokban tárolt energiát ezután az elektronikus eszközök táplálására használják fel.Ez az energiaátvitel az egyik komponenstől a másikig, például a fotovoltaikus cellától az akkumulátorig, némi energiaveszteséget okoz.Az energiaveszteség megelőzése érdekében elmozdulás történt az akkumulátor belsejében található fényérzékeny alkatrészek használatának feltárása felé.Jelentős előrelépés történt a fényérzékeny komponensek akkumulátorba integrálása terén, ami kompaktabb napelemek kialakítását eredményezte.
Jóllehet továbbfejlesztették a tervezést, a meglévő napelemek még mindig vannak hátrányai.A különféle típusú napelemekkel kapcsolatos hátrányok közül néhány a következők: a napenergia elegendő kihasználásának csökkenése, szerves elektrolit használata, amely korrodálhatja az akkumulátor belsejében lévő fényérzékeny szerves komponenst, és melléktermékek képződése, amelyek akadályozzák az akkumulátor tartós teljesítményét. a hosszú távon.
Ebben a tanulmányban Amar Kumar úgy döntött, hogy új fényérzékeny anyagokat vizsgál, amelyek lítiumot is tartalmazhatnak, és olyan napelemet épít, amely szivárgásmentes és környezeti körülmények között is hatékonyan működik.A két elektródával rendelkező napelemek általában fényérzékeny festéket tartalmaznak az egyik elektródában fizikailag összekeverve egy stabilizáló komponenssel, amely elősegíti az elektronok áramlását az akkumulátoron keresztül.Az elektróda, amely két anyag fizikai keveréke, korlátozza az elektróda felületének optimális felhasználását.Ennek elkerülése érdekében a TN Narayanan csoport kutatói fényérzékeny MoS2 (molibdén-diszulfid) és MoOx (molibdén-oxid) heterostruktúrát hoztak létre, amely egyetlen elektródaként funkcionál.Mivel egy heterostruktúra, amelyben az MoS2 és MoOx kémiai gőzleválasztásos technikával egyesültek, ez az elektróda nagyobb felületet tesz lehetővé a napenergia elnyelésére.Amikor fénysugarak érik az elektródát, a fényérzékeny MoS2 elektronokat generál, és egyidejűleg üresedéseket, úgynevezett lyukakat hoz létre.A MoOx távol tartja az elektronokat és a lyukakat, és átviszi az elektronokat az akkumulátoráramkörbe.
Erről a napelemről, amelyet teljesen a semmiből szereltek össze, jól működött, ha szimulált napfénynek van kitéve.Az akkumulátorban használt heteroszerkezetű elektród összetételét transzmissziós elektronmikroszkóppal is alaposan tanulmányozták.A tanulmány szerzői jelenleg azon dolgoznak, hogy feltárják azt a mechanizmust, amellyel a MoS2 és a MoOx együtt működik a lítium anóddal, ami áramtermelést eredményez.Noha ez a napelemes akkumulátor nagyobb kölcsönhatást ér el a fényérzékeny anyagok és a fénnyel, még nem éri el az optimális áramszintet a lítium-ion akkumulátor teljes újratöltéséhez.Ezt a célt szem előtt tartva a TN Narayanan laboratóriuma azt vizsgálja, hogy az ilyen heteroszerkezetű elektródák hogyan nyithatják meg az utat a mai napelemek kihívásainak kezeléséhez.
Feladás időpontja: 2022. május 11