Ученые объединили фотоэлемент и аккумулятор в одну структуру
Ученым из США впервые удалось совместить солнечный фотоэлемент с перезаряжаемым аккумулятором. О разработке рассказал журнал Nature Communications.
Новое изобретение позволяет решить давнюю проблему солнечной энергетики: энергопотери, происходящие в процессе перемещения электронов от фотоэлемента к внешней аккумуляторной батарее (КПД линии передачи может достигать 80%). В новом устройстве преобразование солнечной энергии и накопление электрической осуществляется непосредственно внутри фотоэлемента, благодаря чему устройство «бережет» электроны.
Основной сложностью для конструкторов стала воздухопроницаемость: как правило, фотоэлементы изготавливают из полупроводниковых прочных панелей, которые не пропускают внутрь воздух. Аспирант Минчжэ Юй (Mingzhe Yu) предложил сделать панель из титановой сетки, на которой, в свою очередь, наращены стержни из диоксида титана. Воздух может свободно проходить через сетку, а стержни способны улавливать солнечный свет.
Внутри устройства предусмотрены три электрода. Первый электрод образуется сеточной панелью. Под этой панелью исследователи разместили тонкий слой пористого углерода, представляющий собой второй электрод, а также пластину из лития (третий электрод). Между тремя электродами находятся слои электролита, позволяющие переносить электроны в обе стороны.
Работает солнечный аккумулятор следующим образом: в процессе зарядки свет падает на сеточную панель, в результате чего создаются электроны. Внутри устройства они принимают участие в химическим разложении пероксида лития на кислород и ионы. В результате кислород улетучивается в атмосферу, а ионы лития, захватив электроны, остаются в батарее в виде металла. В ходе разрядки батарея берет кислород, содержащийся в воздухе, заново образуя пероксид лития.
«По сути, это дышащий аккумулятор. Разряжаясь, он вдыхает воздух, и выдыхает в ходе зарядки», – объясняет Иин У (Yiying Wu), руководитель исследовательского коллектива. По утверждению изобретателей, новое устройство может уменьшить затраты в солнечной энергетике на 25%.
Источник: www.russianelectronics.ru
