As baterías secundarias, como as de iones de litio, deben recargarse unha vez que se esgota a enerxía almacenada.Nun intento por diminuír a nosa dependencia dos combustibles fósiles, os científicos estiveron explorando formas sostibles de recargar baterías secundarias.Recentemente, Amar Kumar (estudante de posgrao no laboratorio de TN Narayanan en TIFR Hyderabad) e os seus colegas ensamblaron unha batería compacta de ións de litio con materiais fotosensibles que se poden recargar directamente con enerxía solar.
Os esforzos iniciais para canalizar a enerxía solar para recargar baterías empregaron o uso de células fotovoltaicas e baterías como entidades separadas.A enerxía solar é convertida polas células fotovoltaicas en enerxía eléctrica que, en consecuencia, se almacena como enerxía química en baterías.A enerxía almacenada nestas baterías úsase entón para alimentar os dispositivos electrónicos.Este relé de enerxía dun compoñente ao outro, por exemplo, desde a célula fotovoltaica ata a batería, provoca algunha perda de enerxía.Para evitar a perda de enerxía, houbo un cambio cara a explorar o uso de compoñentes fotosensibles dentro dunha propia batería.Houbo un progreso substancial na integración de compoñentes fotosensibles dentro dunha batería, o que resulta na formación de baterías solares máis compactas.
Aínda que o deseño mellorado, as baterías solares existentes aínda teñen algúns inconvenientes.Algunhas destas desvantaxes asociadas con varios tipos de baterías solares inclúen: diminución da capacidade de aproveitar suficiente enerxía solar, uso de electrólitos orgánicos que poden corroer o compoñente orgánico fotosensible dentro dunha batería e formación de produtos secundarios que dificultan o rendemento sostido dunha batería. o longo prazo.
Neste estudo, Amar Kumar decidiu explorar novos materiais fotosensibles que tamén poden incorporar litio e construír unha batería solar que sexa a proba de fugas e funcione de forma eficiente en condicións ambientais.As baterías solares que teñen dous electrodos adoitan incluír un colorante fotosensible nun dos electrodos mesturado fisicamente cun compoñente estabilizador que axuda a impulsar o fluxo de electróns a través da batería.Un eléctrodo que é unha mestura física de dous materiais ten limitacións no uso óptimo da superficie do electrodo.Para evitar isto, os investigadores do grupo de TN Narayanan crearon unha heteroestrutura de MoS2 (disulfuro de molibdeno) e MoOx (óxido de molibdeno) fotosensibles para funcionar como un único electrodo.Sendo unha heteroestrutura na que o MoS2 e o MoOx foron fusionados por unha técnica de deposición química de vapor, este eléctrodo permite unha maior superficie para absorber a enerxía solar.Cando os raios de luz golpean o eléctrodo, o MoS2 fotosensible xera electróns e ao mesmo tempo crea vacantes chamadas buratos.MoOx mantén separados os electróns e os buratos e transfire os electróns ao circuíto da batería.
Esta batería solar, que foi completamente montada desde cero, descubriuse que funciona ben cando se expón á luz solar simulada.A composición do electrodo de heteroestrutura utilizado nesta batería tamén foi estudada amplamente co microscopio electrónico de transmisión.Os autores do estudo están a traballar actualmente para desenterrar o mecanismo polo cal MoS2 e MoOx traballan en conxunto co ánodo de litio, o que resulta na xeración de corrente.Aínda que esta batería solar logra unha maior interacción do material fotosensible coa luz, aínda está por conseguir a xeración de niveis óptimos de corrente para recargar completamente unha batería de ión de litio.Con este obxectivo en mente, o laboratorio de TN Narayanan está a explorar como tales electrodos de heteroestrutura poden allanar o camiño para abordar os desafíos das baterías solares actuais.
Hora de publicación: 11-maio-2022