Investigadores del Instituto Tata de Investigación Fundamental (TIFR) de la India han desarrollado una batería compacta de iones de litio con materiales fotosensibles que puede recargarse directamente con energía solar.
Según los científicos, los esfuerzos anteriores por canalizar la energía solar para recargar las baterías utilizaban células fotovoltaicas y baterías como entidades separadas. Así, la energía solar era convertida por las células fotovoltaicas en energía eléctrica que, en consecuencia, se almacenaba como energía química en las baterías. La energía almacenada en estas baterías se utilizaba entonces para alimentar dispositivos electrónicos.
Pero este relevo de energía de un componente a otro, es decir, de la célula fotovoltaica a la batería, provoca pérdidas de energía. Para solucionar este problema, el equipo del TIFR dirigido por Amar Kumar empezó a explorar el uso de componentes fotosensibles dentro de las propias baterías.
Al mismo tiempo, el grupo decidió que era necesario abordar algunos de los escollos más comunes de las baterías solares, a saber, su menor capacidad para aprovechar suficiente energía solar con el paso del tiempo; su uso de electrolitos orgánicos, que pueden corroer el componente orgánico fotosensible dentro de una batería, y la formación de productos secundarios que dificultan el rendimiento sostenido de una batería a largo plazo.
Kumar y sus colegas empezaron a explorar nuevos materiales fotosensibles que también pudieran incorporar litio y construir una batería solar a prueba de fugas y que funcionara eficazmente en condiciones ambientales.
En un artículo publicado en la revista Nano-Micro Small, el equipo explica que las baterías solares que tienen dos electrodos suelen incluir un colorante fotosensible en uno de los electrodos mezclado físicamente con un componente estabilizador que ayuda a impulsar el flujo de electrones a través de la batería.
Pero un electrodo, que es una mezcla física de dos materiales, tiene limitaciones en el uso óptimo de la superficie del electrodo. Para evitarlo, los investigadores crearon una heteroestructura de disulfuro de molibdeno fotosensible MoS2 y óxido de molibdeno MoOx para que funcionara como un único electrodo.
Al tratarse de una heteroestructura en la que el MoS2 y el MoOx se han fusionado mediante una técnica de deposición química de vapor, este electrodo permite una mayor superficie de absorción de la energía solar. Así, cuando los rayos de luz inciden en el electrodo, el MoS2 fotosensible genera electrones y, al mismo tiempo, crea vacantes llamadas huecos. El MoOx mantiene separados los electrones y los huecos y transfiere los electrones al circuito de la batería.
Los científicos comprobaron que esta batería solar, montada desde cero, funciona bien cuando se expone a luz solar simulada.
Tras estos hallazgos, Kumar y sus coautores empezaron a trabajar para desentrañar el mecanismo por el que el MoS2 y el MoOx funcionan en tándem con los ánodos de litio y dan lugar a la generación de corriente.
“Aunque esta batería solar consigue una mayor interacción del material fotosensible con la luz, todavía no ha conseguido generar los niveles óptimos de corriente para recargar completamente una batería de iones de litio”, afirman en un comunicado de prensa.
Noticia tomada de: MINING / Traducción libre del inglés por World Energy Trade
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