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印度科研人员研发太阳能锂电池

印度塔塔基础研究院(TIFR)的科研人员研发了一种带有光敏材料、可以直接利用太阳能进行充电的紧凑型锂电池。

研究人员认为,以前的太阳能充电分为两个独立的部分。首先通过光伏电池将太阳能转化为电能,电能再转化为化学能储存在电池中。然后利用储存在电池中的能量为电子设备提供动力。

但是,能量在组件之间转换,也就是从光伏电池到动力电池会导致能量损耗。为解决这个问题,以阿马尔·库马尔(Amar Kumar)为首的研究团队开始探索在电池本身置入光敏组件。

与此同时,该团队决定必须解决太阳能电池常见的一些缺陷,比如随着时间的推移,电池转换太阳能的能力下降。另外,电池使用的有机电解质可能会腐蚀电池中的光敏有机材料,并形成影响电池耐久性能的副产物。

目前,库马尔和同事开始研发新型光敏材料并结合锂而制造一种能够防漏且能在各种环境条件下高效运行的太阳能电池。

在发表于《Nano-Micro Small》期刊的论文中,该团队解释称,太阳能电池拥有两个电极,其中一个电极含有光敏染料与一种稳定成分的混合物,后者有助于驱动电子在电池中的流动。

但是,由两种材料混合制成的电极在优化利用其表面积方面存在缺陷。为避免这种情况,研究人员创造了一种由二硫化钼(MoS2)和氧化钼(MoOx)等光敏材料组成的具有异质结构的单电极组件。

采用化学气相沉积技术,MoS2和MoOx得以融合而成异质结构,使得这种电极有更多表面积来吸收太阳能。因此,当光线照射到电极时,MoS2光敏材料产生电子,同时产生一种被称为空洞(Holes)的空穴。MoOx将电子与空洞分开,并将电子转移到电池电路中。

科学家们发现,这种从头开始组装的太阳能电池在模拟太阳光下运行良好。

根据这些发现,库马尔和伙伴开始深入研究MoS2和MoOx与锂阳极协同工作从而产生电流的机制。

不过,该团队在一份媒体声明中称:“目前,虽然这种太阳能电池提高了光敏材料对光的利用效率,但它产生的电流尚不具备为锂离子电池完全充电的能力。”

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