Les cellules solaires inspirent Li

Jun 21, 2023

Dialogue du 8 mai 2023

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par Shubham Chamola et Shahab Ahmad, Tech Xplore

L’énergie solaire est à l’avant-garde de la transition mondiale vers la production de sources d’énergie durables et la lutte contre la pauvreté énergétique. Cependant, la nature intermittente de l’énergie solaire limite son utilisation pour des applications telles que les appareils IoT, la télédétection en direct et l’alimentation électrique hors réseau. Traditionnellement, les batteries sont alimentées par des cellules solaires pour stocker l’énergie pour une utilisation ultérieure. Cependant, la combinaison physique de ces deux technologies nécessite un conditionnement séparé des deux systèmes, est lourde à installer et nécessite davantage d'électrodes, ce qui augmente le coût et les pertes ohmiques dans le dispositif.

De plus, ces panneaux et batteries photovoltaïques (PV) physiquement connectés utilisent différents types de matériaux énergétiques pour réaliser à la fois la récupération et le stockage de l'énergie, ce qui rend l'ensemble du système encombrant. En conséquence, ces problèmes limitent les applications.

Dans ce contexte, les batteries photorechargeables (PRB) démontrées peuvent constituer une solution prometteuse pour surmonter les limitations associées à l’intégration physique des PV et des batteries. Un PRB peut effectuer simultanément la récupération et le stockage de l’énergie solaire dans un seul appareil utilisant des nanomatériaux avancés, qui peuvent effectuer efficacement la récupération et le stockage de l’énergie. Cette technologie de pointe promet d’être légère et efficace par rapport à la combinaison conventionnelle existante de panneaux photovoltaïques et de batteries.

Dans leur étude publiée dans Advanced Sustainable Systems, des chercheurs du Advanced Energy Materials Lab du Département de physique de l'Institut indien de technologie de Jodhpur ont démontré que les nanotiges d'oxyde de fer (également connues sous le nom d'hématite) peuvent fonctionner comme un matériau actif pour former des nanorodes efficaces et à faible consommation. -photocathodes économiques pour les applications PRB. La capacité spécifique théorique élevée (1 006 mAh g-1), l’abondance de la terre, la non-toxicité, le respect de l’environnement et les faibles techniques de traitement font de la phase alpha de l’oxyde de fer un matériau d’anode attrayant pour les batteries lithium-ion.

Les nanotiges d'oxyde de fer ont montré leur capacité à capter simultanément le rayonnement solaire dans la région visible grâce à leur bande interdite d'environ 2,1 eV et à stocker efficacement les ions Li. Ce travail fournit la première démonstration de photocharge autonome en explorant le mécanisme de réaction de conversion dans lequel une amélioration de plus de 90 % de la capacité spécifique de la batterie lithium-ion est obtenue lors de l'éclairage solaire.

"Les photocathodes hautement nanoporeuses sont fabriquées à partir d'hématite, de carbone C-61 (PCBM) et de nanotubes de carbone. L'hématite peut absorber la lumière du soleil et produire des porteurs de charge photogénérés, tandis que les additifs conducteurs de PCBM et de nanotubes de carbone fournissent une voie appropriée pour que les électrons photogénérés atteignent le collecteur de courant. et lancer la photocharge", a déclaré Shubham Chamola, le premier auteur de l'article de recherche.