Toissijaiset akut, kuten litiumioniakut, on ladattava uudelleen, kun varastoitu energia on käytetty loppuun.Vähentääkseen riippuvuuttamme fossiilisista polttoaineista tutkijat ovat tutkineet kestäviä tapoja ladata toissijaisia akkuja.Äskettäin Amar Kumar (jatko-opiskelija TN Narayananin laboratoriossa TIFR Hyderabadissa) ja hänen kollegansa ovat koonneet kompaktin litiumioniakun valoherkistä materiaaleista, jotka voidaan ladata suoraan aurinkoenergialla.
Ensimmäiset pyrkimykset kanavoida aurinkoenergiaa akkujen lataamiseen käyttivät aurinkokennojen ja akkujen käyttöä erillisinä kokonaisuuksina.Aurinkosähkökennoissa aurinkoenergia muunnetaan sähköenergiaksi, joka varastoituu kemiallisena energiana akkuihin.Näihin akkuihin varastoitua energiaa käytetään sitten sähkölaitteiden tehoon.Tämä energian rele yhdestä komponentista toiseen, esimerkiksi aurinkokennolta akkuun, johtaa jonkin verran energiahäviötä.Energiahäviön estämiseksi siirryttiin tutkimaan valoherkkien komponenttien käyttöä akun sisällä.Valoherkkien komponenttien integroinnissa akkuun on edistytty huomattavasti, mikä on johtanut kompaktimpien aurinkoparistojen muodostumiseen.
Vaikka rakenne on parannettu, olemassa olevilla aurinkoakuilla on silti joitain haittoja.Muutamia näistä erityyppisiin aurinkoakkuihin liittyvistä haitoista ovat: heikentynyt kyky valjastaa riittävästi aurinkoenergiaa, orgaanisen elektrolyytin käyttö, joka voi syövyttää akun sisällä olevaa valoherkkää orgaanista komponenttia, ja sivutuotteiden muodostuminen, jotka estävät akun jatkuvaa toimintaa. pitkällä aikavälillä.
Tässä tutkimuksessa Amar Kumar päätti tutkia uusia valoherkkiä materiaaleja, jotka voivat sisältää myös litiumia, ja rakentaa aurinkopariston, joka olisi tiivis ja toimisi tehokkaasti ympäristöolosuhteissa.Aurinkoakut, joissa on kaksi elektrodia, sisältävät tavallisesti valoherkkää väriainetta yhdessä elektrodeista fyysisesti sekoitettuna stabiloivaan komponenttiin, joka auttaa ohjaamaan elektronien virtausta akun läpi.Elektrodilla, joka on kahden materiaalin fyysinen seos, on rajoituksia elektrodin pinta-alan optimaaliselle käytölle.Tämän välttämiseksi TN Narayananin ryhmän tutkijat loivat valoherkän MoS2:n (molybdeenisulfidin) ja MoOx:n (molybdeenioksidin) heterorakenteen toimimaan yhtenä elektrodina.Koska tämä elektrodi on heterorakenne, jossa MoS2 ja MoOx on sulautettu yhteen kemiallisella höyrypinnoitustekniikalla, tämä elektrodi mahdollistaa suuremman pinta-alan absorboimaan aurinkoenergiaa.Kun valonsäteet osuvat elektrodiin, valoherkkä MoS2 synnyttää elektroneja ja luo samanaikaisesti aukkoja.MoOx pitää elektronit ja reiät erillään ja siirtää elektronit akkupiiriin.
Tämän täysin tyhjästä kootun aurinkopariston havaittiin toimivan hyvin, kun se altistui simuloidulle auringonvalolle.Tässä akussa käytetyn heterorakenneelektrodin koostumusta on tutkittu laajasti myös transmissioelektronimikroskoopilla.Tutkimuksen tekijät pyrkivät parhaillaan paljastamaan mekanismin, jolla MoS2 ja MoOx toimivat yhdessä litiumanodin kanssa, mikä johtaa virran muodostumiseen.Vaikka tämä aurinkoakku saavuttaa valoherkän materiaalin suuremman vuorovaikutuksen valon kanssa, se ei vielä tuota optimaalista virtatasoa litiumioniakun täyteen lataamiseen.Tätä tavoitetta silmällä pitäen TN Narayananin laboratorio tutkii, kuinka tällaiset heterorakenteiset elektrodit voivat tasoittaa tietä nykyisten aurinkoakkujen haasteisiin vastaamiselle.
Postitusaika: 11.5.2022