태양전지는 Li에게 영감을 준다

2023년 5월 8일 대화상자

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작성자: Shubham Chamola 및 Shahab Ahmad, Tech Xplore

태양 에너지는 지속 가능한 에너지원을 생산하고 에너지 빈곤 문제를 해결하기 위한 전 세계적 변화의 최전선에 있습니다. 그러나 태양 에너지의 간헐적 특성으로 인해 IoT 장치, 실시간 원격 감지 및 독립형 전원 공급 장치와 같은 응용 분야에서의 사용이 제한됩니다. 일반적으로 배터리는 나중에 사용하기 위해 에너지를 저장하기 위해 태양 전지로 구동됩니다. 그러나 이 두 기술을 물리적으로 결합하려면 두 시스템을 별도로 패키징해야 하고 설치가 번거롭고 더 많은 전극이 필요하므로 장치의 비용과 저항 손실이 증가합니다.

더욱이 물리적으로 연결된 이러한 광전지(PV) 패널과 배터리는 다양한 유형의 에너지 재료를 사용하여 에너지 수확 및 저장을 모두 수행하므로 전체 시스템이 부피가 커집니다. 결과적으로 이러한 문제로 인해 응용 프로그램이 제한됩니다.

이러한 맥락에서 입증된 광충전식 배터리(PRB)는 PV와 배터리의 물리적 통합과 관련된 한계를 극복할 수 있는 유망한 솔루션을 제공할 수 있습니다. PRB는 에너지 수확과 저장을 효율적으로 수행할 수 있는 첨단 나노물질을 사용하여 단일 장치에서 태양에너지 수확과 저장을 동시에 수행할 수 있습니다. 이 최첨단 기술은 기존의 PV와 배터리 조합에 비해 가볍고 효율적입니다.

Advanced Sustainable Systems에 발표된 연구에서 인도 조드푸르 공과대학 물리학과의 첨단 에너지 재료 연구소 연구원들은 산화철(적철석이라고도 알려짐) 나노막대가 효율적이고 낮은 형성을 위한 활성 물질로 작용할 수 있음을 입증했습니다. - PRB 용도를 위한 비용형 광전 음극. 높은 이론적 비용량(1006 mAh g-1), 풍부한 토양, 무독성, 환경 친화성 및 낮은 가공 기술로 인해 산화철의 알파상은 리튬 이온 배터리의 매력적인 양극 재료가 됩니다.

산화철 나노막대는 ~2.1eV의 밴드갭으로 인해 가시광선 영역에서 태양 복사를 동시에 수확하고 리튬 이온을 효율적으로 저장할 수 있는 능력을 보여주었습니다. 이 연구는 태양광 조명 시 리튬 이온 배터리의 특정 용량이 90% 이상 향상되는 변환 반응 메커니즘을 탐색하여 독립형 광충전의 첫 번째 시연을 제공합니다.

"고다공성 광전 음극은 적철광, C-61 탄소(PCBM) 및 탄소 나노튜브를 사용하여 제조됩니다. 적철석은 햇빛을 흡수하고 광생성 전하 캐리어를 생성할 수 있는 반면 PCBM 및 탄소 나노튜브 전도성 첨가제는 광생성 전자가 집전체에 도달하는 적합한 경로를 제공했습니다. 연구 논문의 첫 번째 저자인 Shubham Chamola는 말했습니다.