리튬 이온 배터리와 같은 이차 전지는 저장된 에너지가 모두 소모되면 충전해야 합니다.화석 연료에 대한 의존도를 줄이기 위해 과학자들은 이차 전지를 재충전하는 지속 가능한 방법을 모색해 왔습니다.최근 Amar Kumar(TIFR 하이데라바드에 있는 TN Narayanan 연구소 대학원생)와 그의 동료들은 태양 에너지로 직접 재충전할 수 있는 감광성 재료로 소형 리튬 이온 배터리를 조립했습니다.
배터리를 재충전하기 위해 태양 에너지를 채널링하려는 초기 노력은 광전지와 배터리를 별도의 개체로 사용했습니다.태양 에너지는 광전지에 의해 전기 에너지로 변환되어 결과적으로 배터리에 화학 에너지로 저장됩니다.이 배터리에 저장된 에너지는 전자 장치에 전원을 공급하는 데 사용됩니다.한 구성 요소에서 다른 구성 요소로의 이러한 에너지 릴레이(예: 광전지에서 배터리로)는 일부 에너지 손실로 이어집니다.에너지 손실을 방지하기 위해 배터리 자체 내부에 감광성 구성 요소의 사용을 탐구하는 방향으로 이동했습니다.배터리 내에 감광성 구성요소를 통합하는 데 상당한 진전이 있어 더 컴팩트한 태양 배터리가 형성되었습니다.
기존의 태양전지는 디자인이 개선되었지만 여전히 몇 가지 단점이 있습니다.다양한 유형의 태양 전지와 관련된 이러한 단점 중 일부는 충분한 태양 에너지를 이용하는 능력의 감소, 전지 내부의 감광성 유기 성분을 부식시킬 수 있는 유기 전해질의 사용, 전지의 지속적인 성능을 방해하는 부산물의 형성을 포함합니다. 장기.
이 연구에서 Amar Kumar는 리튬을 통합할 수 있는 새로운 감광성 재료를 탐색하고 누출 방지 및 주변 조건에서 효율적으로 작동하는 태양 전지를 구축하기로 결정했습니다.두 개의 전극이 있는 태양 전지는 일반적으로 전지를 통해 전자의 흐름을 구동하는 데 도움이 되는 안정화 성분과 물리적으로 혼합된 전극 중 하나에 감광성 염료를 포함합니다.두 물질이 물리적으로 혼합된 전극은 전극의 표면적을 최적으로 사용하는 데 한계가 있습니다.이를 피하기 위해 TN Narayanan 그룹의 연구원들은 단일 전극으로 기능하도록 감광성 MoS2(이황화 몰리브덴)와 MoOx(산화 몰리브덴)의 이종 구조를 만들었습니다.MoS2와 MoOx가 화학 기상 증착 기술에 의해 함께 융합된 헤테로 구조이기 때문에 이 전극은 더 많은 표면적이 태양 에너지를 흡수할 수 있습니다.광선이 전극에 닿으면 감광성 MoS2가 전자를 생성함과 동시에 정공이라고 하는 공극을 생성합니다.MoOx는 전자와 정공을 분리하고 전자를 배터리 회로로 전달합니다.
처음부터 완전히 조립된 이 태양 전지는 모의 태양광에 노출되었을 때 잘 작동하는 것으로 밝혀졌습니다.이 전지에 사용된 이종구조 전극의 조성은 투과전자현미경으로도 광범위하게 연구되었다.이 연구의 저자는 현재 MoS2와 MoOx가 리튬 양극과 함께 작용하여 전류를 생성하는 메커니즘을 발굴하기 위해 노력하고 있습니다.이 태양 전지는 감광성 물질과 빛의 더 높은 상호 작용을 달성하지만 리튬 이온 전지를 완전히 재충전할 수 있는 최적의 전류 수준을 아직 생성하지 못했습니다.이 목표를 염두에 두고 TN Narayanan의 연구실은 이러한 이종 구조 전극이 오늘날 태양 전지의 문제를 해결하기 위한 길을 열 수 있는 방법을 탐구하고 있습니다.
게시 시간: 2022년 5월 11일