Las baterías secundarias, como las baterías de iones de litio, deben recargarse una vez que se agota la energía almacenada.En un intento por disminuir nuestra dependencia de los combustibles fósiles, los científicos han estado explorando formas sostenibles de recargar baterías secundarias.Recientemente, Amar Kumar (estudiante graduado en el laboratorio de TN Narayanan en TIFR Hyderabad) y sus colegas ensamblaron una batería compacta de iones de litio con materiales fotosensibles que se pueden recargar directamente con energía solar.
Los esfuerzos iniciales para canalizar la energía solar para recargar baterías emplearon el uso de celdas fotovoltaicas y baterías como entidades separadas.Las células fotovoltaicas convierten la energía solar en energía eléctrica que, en consecuencia, se almacena como energía química en baterías.La energía almacenada en estas baterías se utiliza luego para alimentar los dispositivos electrónicos.Esta retransmisión de energía de un componente a otro, por ejemplo, de la célula fotovoltaica a la batería, provoca cierta pérdida de energía.Para evitar la pérdida de energía, hubo un cambio hacia la exploración del uso de componentes fotosensibles dentro de la propia batería.Ha habido un progreso sustancial en la integración de componentes fotosensibles dentro de una batería, lo que ha dado como resultado la formación de baterías solares más compactas.
Aunque su diseño ha mejorado, las baterías solares existentes todavía tienen algunos inconvenientes.Algunas de estas desventajas asociadas con varios tipos de baterías solares incluyen: menor capacidad para aprovechar suficiente energía solar, uso de electrolitos orgánicos que pueden corroer el componente orgánico fotosensible dentro de una batería y formación de productos secundarios que dificultan el rendimiento sostenido de una batería en el largo plazo
En este estudio, Amar Kumar decidió explorar nuevos materiales fotosensibles que también pueden incorporar litio y construir una batería solar que sea a prueba de fugas y funcione de manera eficiente en condiciones ambientales.Las baterías solares que tienen dos electrodos generalmente incluyen un tinte fotosensible en uno de los electrodos mezclado físicamente con un componente estabilizador que ayuda a impulsar el flujo de electrones a través de la batería.Un electrodo que es una mezcla física de dos materiales tiene limitaciones en el uso óptimo del área superficial del electrodo.Para evitar esto, los investigadores del grupo de TN Narayanan crearon una heteroestructura de MoS2 fotosensible (disulfuro de molibdeno) y MoOx (óxido de molibdeno) para funcionar como un solo electrodo.Al ser una heteroestructura en la que MoS2 y MoOx se han fusionado mediante una técnica de deposición de vapor químico, este electrodo permite que una mayor área de superficie absorba la energía solar.Cuando los rayos de luz golpean el electrodo, el MoS2 fotosensible genera electrones y, al mismo tiempo, crea vacantes llamadas agujeros.MoOx mantiene los electrones y los agujeros separados y transfiere los electrones al circuito de la batería.
Se descubrió que esta batería solar, que se ensambló completamente desde cero, funcionó bien cuando se expuso a la luz solar simulada.La composición del electrodo de heteroestructura utilizado en esta batería también se ha estudiado ampliamente con microscopio electrónico de transmisión.Los autores del estudio están trabajando actualmente para descubrir el mecanismo por el cual MoS2 y MoOx funcionan en conjunto con el ánodo de litio, lo que da como resultado la generación de corriente.Si bien esta batería solar logra una mayor interacción del material fotosensible con la luz, aún debe lograr la generación de niveles óptimos de corriente para recargar completamente una batería de iones de litio.Con este objetivo en mente, el laboratorio de TN Narayanan está explorando cómo estos electrodos de heteroestructura pueden allanar el camino para abordar los desafíos de las baterías solares actuales.
Hora de publicación: 11-may-2022