Sekundaarseid akusid, nagu liitiumioonakud, tuleb uuesti laadida, kui salvestatud energia on ära kasutatud.Püüdes vähendada meie sõltuvust fossiilkütustest, on teadlased uurinud jätkusuutlikke viise sekundaarsete akude laadimiseks.Hiljuti on Amar Kumar (TN Narayanani labori üliõpilane TIFR Hyderabadis) ja tema kolleegid pannud kokku kompaktse liitiumioonaku valgustundlike materjalidega, mida saab otse päikeseenergiaga laadida.
Esialgsed jõupingutused päikeseenergia suunamiseks akude laadimiseks kasutasid fotogalvaanilisi elemente ja patareisid eraldi üksustena.Päikeseenergia muundatakse fotogalvaaniliste elementide abil elektrienergiaks, mis salvestatakse akudes keemilise energiana.Nendesse patareidesse salvestatud energiat kasutatakse seejärel elektroonikaseadmete toiteks.See energia relee ühelt komponendilt teisele, näiteks fotogalvaanilisest elemendist akusse, toob kaasa mõningase energiakadu.Energiakadude vältimiseks hakati uurima valgustundlike komponentide kasutamist akus endas.Valgustundlike komponentide integreerimisel akusse on tehtud olulisi edusamme, mille tulemusena on moodustunud kompaktsemad päikesepatareid.
Kuigi konstruktsioon on täiustatud, on olemasolevatel päikesepatareidel siiski mõned puudused.Mõned neist puudustest, mis on seotud erinevat tüüpi päikesepatareidega, on järgmised: vähenenud võime kasutada piisavalt päikeseenergiat, orgaanilise elektrolüüdi kasutamine, mis võib korrodeerida aku valgustundlikku orgaanilist komponenti, ja kõrvalsaaduste teke, mis takistavad aku püsivat toimimist. pikas perspektiivis.
Selles uuringus otsustas Amar Kumar uurida uusi valgustundlikke materjale, mis võivad sisaldada ka liitiumi, ja ehitada päikesepatarei, mis oleks lekkekindel ja töötaks tõhusalt välistingimustes.Päikesepatareid, millel on kaks elektroodi, sisaldavad tavaliselt ühes elektroodis valgustundlikku värvainet, mis on füüsiliselt segatud stabiliseeriva komponendiga, mis aitab juhtida elektronide voolu läbi aku.Elektroodil, mis on kahe materjali füüsikaline segu, on elektroodi pinna optimaalsel kasutamisel piirangud.Selle vältimiseks lõid TN Narayanani grupi teadlased valgustundliku MoS2 (molübdeendisulfiid) ja MoOx (molübdeenoksiid) heterostruktuuri, mis toimiks ühe elektroodina.Kuna see elektrood on heterostruktuur, milles MoS2 ja MoOx on keemilise aurustamise-sadestamise tehnika abil kokku sulatatud, võimaldab see elektrood päikeseenergia neelamiseks rohkem pinda.Kui valguskiired tabavad elektroodi, genereerib valgustundlik MoS2 elektrone ja loob samal ajal vabu kohti, mida nimetatakse aukudeks.MoOx hoiab elektronid ja augud lahus ning kannab elektronid üle akuahelasse.
Leiti, et see päikesepatarei, mis oli täielikult nullist kokku pandud, töötab simuleeritud päikesevalgusega hästi.Selles akus kasutatava heterostruktuuriga elektroodi koostist on põhjalikult uuritud ka transmissioonelektronmikroskoobiga.Uuringu autorid töötavad praegu selle nimel, et välja selgitada mehhanism, mille abil MoS2 ja MoOx töötavad koos liitiumanoodiga, mille tulemuseks on voolu genereerimine.Kuigi see päikesepatarei võimaldab saavutada valgustundliku materjali suurema interaktsiooni valgusega, ei ole see veel saavutanud optimaalset voolutaset liitiumioonaku täielikuks laadimiseks.Seda eesmärki silmas pidades uurib TN Narayanani labor, kuidas sellised heterostruktuuriga elektroodid võivad sillutada teed tänapäevaste päikesepatareide probleemide lahendamiseks.
Postitusaeg: mai-11-2022