Investigadores del Tata Institute of Fundamental Research (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 para canalizar la energía solar para recargar baterías utilizaron células fotovoltaicas y baterías como entidades separadas. La energía solar, por lo tanto, 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 utilizó luego 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 abordar este problema, el equipo de TIFR dirigido por Amar Kumar comenzó 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 problemas más comunes de las baterías solares, a saber, su capacidad reducida para aprovechar suficiente energía solar a medida que pasa el 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 comenzaron a explorar nuevos materiales fotosensibles que también pueden incorporar litio y construir una batería solar que sea a prueba de fugas y funcione de manera eficiente 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 tinte 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 del área superficial del electrodo. Para evitar esto, los investigadores crearon una heteroestructura de disulfuro de molibdeno fotosensible MoS2 y óxido de molibdeno MoOx para que funcionara como un solo electrodo.
Al ser una heteroestructura en la que MoS2 y MoOx se han fusionado mediante una técnica de deposición de vapor químico, este electrodo permite una mayor superficie para absorber la energía solar. Por lo tanto, cuando los rayos de luz inciden en el electrodo, el MoS2 fotosensible genera electrones y, al mismo tiempo, crea vacantes llamadas agujeros. MoOx mantiene los electrones y los agujeros separados y transfiere los electrones al circuito de la batería.
Los científicos descubrieron que esta batería solar, que se ensambló desde cero, funciona bien cuando se expone a la luz solar simulada.
Tras estos hallazgos, Kumar y sus coautores comenzaron a trabajar para descubrir el mecanismo por el cual MoS2 y MoOx funcionan en conjunto con los ánodos de litio, lo que da como resultado la generación de corriente.
“Si bien esta batería solar logra una mayor interacción del material fotosensible con la luz, aún debe lograr la generación de niveles óptimos de corriente para recargar completamente una batería de iones de litio”, dijeron en un comunicado de prensa.
