太陽電池が李氏にインスピレーションを与える

Jun 21, 2023

2023 年 5 月 8 日のダイアログ

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Tech Explore、Shubham Chamola および Shahab Ahmad 著

太陽エネルギーは、持続可能なエネルギー源の生産とエネルギー貧困への取り組みに向けた世界的な変化の最前線にあります。 ただし、太陽エネルギーは断続的な性質があるため、IoT デバイス、ライブ リモート センシング、オフグリッド電源などの用途への使用は制限されます。 従来、バッテリーは太陽電池によって電力を供給され、後で使用するためにエネルギーを蓄えます。 ただし、これら 2 つのテクノロジーを物理的に組み合わせるには、両方のシステムを個別にパッケージングする必要があり、設置が面倒で、より多くの電極が必要になるため、デバイスのコストと抵抗損失が増加します。

さらに、これらの物理的に接続された太陽光発電 (PV) パネルとバッテリーは、環境発電と蓄電の両方を実現するためにさまざまな種類のエネルギー材料を利用するため、システム全体が大型になります。 結果として、これらの問題によりアプリケーションが制限されます。

これに関連して、実証済みの光充電式バッテリー (PRB) は、PV とバッテリーの物理的統合に伴う制限を克服するための有望なソリューションを提供できます。 PRB は、エネルギーハーベスティングとストレージを効率的に実行できる高度なナノマテリアルを使用して、単一のデバイスで太陽エネルギーのハーベスティングとストレージを同時に実行できます。 この最先端の技術は、既存の従来の PV とバッテリーの組み合わせに比べて、軽量かつ効率的であることが期待されます。

Advanced Sustainable Systems に掲載された研究の中で、インド工科大学ジョードプル校物理学科先端エネルギー材料研究所の研究者らは、酸化鉄 (ヘマタイトとしても知られる) ナノロッドが活性材料として機能し、効率的で低消費電力の材料を形成できることを実証しました。 - PRB 用途向けのコストの高い光電陰極。 高い理論比容量 (1006 mAh g-1)、地球の存在量、非毒性、環境への優しさ、および低加工技術により、酸化鉄のアルファ相はリチウムイオン電池にとって魅力的な負極材料となっています。

酸化鉄ナノロッドは、バンドギャップが約 2.1 eV であるため、可視領域の太陽放射を同時に収集し、Li イオンを効率的に貯蔵する能力を示しています。 この研究は、太陽光照射によりリチウムイオン電池の比容量の90%以上の向上が達成される変換反応メカニズムを調査することにより、スタンドアロン光充電の最初の実証を提供します。

「高度にナノ多孔性の光電陰極は、ヘマタイト、C-61 カーボン (PCBM)、カーボン ナノチューブを使用して製造されています。ヘマタイトは太陽光を吸収して光生成電荷キャリアを生成することができ、PCBM とカーボン ナノチューブの導電性添加剤は、光生成電子が集電体に到達するための適切な経路を提供します」そして光帯電を開始します」と研究論文の筆頭著者であるShubham Chamola氏は述べています。