Ученые разработали новый тип солнечной батареи, которая может накапливать энергию непосредственно от солнечного света.
Команда, Университета Кордовы и Института исследований твердого тела им. Макса Планка, создавшая новую солнечную батарею использовала распространенный, нетоксичный и простой в использовании материал, называемый двумерным нитридом углерода. Главной новацией оказался сам аккумулятор солнечной энергии.
Поглощает и сохраняет свет
Ключевой особенностью нового синтезированного материала является способность не только поглощать свет, но и сохранять энергию света, чтобы использовать ее позже по мере необходимости.
Чтобы создать батарею, команда исследователей сначала должна была нанести тонкий слой двумерного нитрида калия, поли(гептазинимида) ,для создания стабильной структуры батареи. Но так как обычное состояние этого материала порошок или водный раствор, решить эту задачу оказалось непросто, но возможно.
Чтобы сформировать фотоэлектрический элемент, был добавлен сэндвич из нескольких полупроводниковых материалов.
Этот сэндвич состоит из «очень прозрачного стекла, которое представляет собой прозрачное проводящее покрытие (для обеспечения переноса заряда), и ряда слоев полупрозрачных материалов (с различными функциями), в конце «бутерброда» помещается такое же проводящее стекло, которое замыкает цепь.
Такая многослойная конструкция позволяет создавать фотогенерированные электроны, которые попадают в ловушку внутри структуры. После этого фотоэлектроны могут сохраняться в течение некоторого времени.
Остальные фотоэлектроны сохраняются в виде долгоживущих анион-радикалов, родственных небольшим поляронам, и макроскопически проявляются изменением цвета от желтого вещества до синего оттенка в водных условиях.
Захваченные электроны сохраняются в течение нескольких дней (хотя и с постепенно уменьшающейся концентрацией), при условии, что окружающая среда свободна от акцепторов электронов, таких как ионы кислорода.
В нужный момент запасенная энергия может быть использована для инициирования восстановительных реакций, таких как восстановление протонов до молекулярного водорода Н2 в качестве химического топлива.
Такая конструкция батареи скомбинированная из слоев различной толщины позволяет поглощать свет с любой стороны за счет прозрачности крайних слоев. Плюс ко всему оказалось, что данное устройство обладает большой универсальностью, поскольку может быстро обеспечивать большой импульсный ток (например для фотовспышки) и меньший , но устойчивый (например для мобильного телефона).
Аккумуляторы из мочевины
Это исследование демонстрирует эффективность устройства, изготовленного из мочевины — очень распространенного, экологически устойчивого и легко синтезируемого материала. Дальнейшие исследования, помогут изучить его производительность в различных вариантах и условиях окружающей среды для адаптации к производственным целям.
Это также может иметь решающее значение для индустрии хранения солнечной энергии , поскольку недорогие, экологически чистые устройства сбора и хранения энергии окажутся критически важными, особенно, если их можно производить в больших масштабах и относительно дешево.
