Neue Solar-Akku könnte billiger saubere Energie erzeugen.

Eine neue Art von Solarzellen könnte laut einer neuen Studie elektrischen Energie ohne die Hilfe von herkömmlichen Batterien speichern.

Forscher der Ohio State University in Columbus, entwickelten was fordern sie die weltweit erste Solar-Akku – ein Hybridgerät, das die Energie-Erfassung Fähigkeiten einer Solarzelle mit Energie-Speicherung von Funktionen einer Batterie verbindet.

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Der Schlüssel zum Erfolg des Geräts ist ein Netz-Solar-Panel, mit dem Sonnenlicht und Luft in die Zelle eindringen zu können. Das poröse Material stellt eine Abweichung von der soliden Halbleiter-Materialien in der Regel verwendet, um Solarzellen dar. So dass Licht und Sauerstoff in die Zelle ermöglicht die chemischen Reaktionen, die auftreten, in der Regel innerhalb einer Batterie in der Solarzelle selbst auftreten.

"Der Stand der Technik ist ein Solar-Panel verwenden, um das Licht einzufangen, und verwenden Sie dann eine billige Batterie, um die Energie zu speichern," sagte der leitende Forscher Yiying Wu, Professor für Chemie an der Ohio State University, in einer Erklärung. "Wir haben beide Funktionen in einem Gerät integriert. Jederzeit, was Sie tun können, dass Sie Kosten senken."

Aber dieses innovative Gerät kann mehr als nur die Kosten für erneuerbare Energien senken tun, sagte Wu. Es kann auch helfen, ein Problem zu lösen, die seit Jahren plagt Wissenschaftler: wie man Energie aus der Sonne zu speichern, ohne viel, dass Energyin den Prozess zu verlieren.

Ein Verlust der Strom kommt in der Natur in jede Solarzelle wenn die Elektronen von der Zelle Halbleitermaterialien veröffentlicht außerhalb der Zelle und in einer Batterie Reisen. Nur etwa 80 Prozent der Elektronen von Solarzellen produziert erfolgreich abschließen dieser Reise. Aber die neue Solarzelle ausgelegt ist, um sicherzustellen, dass 100 Prozent der Elektronen eingefangen ihren Weg in einer Batterie finden, sagte der Forscher.

Diese hohe Effizienz ist möglich, weil die Umwandlung von Sonnenlicht in elektrischen Strom ist nicht in der Solar-Zelle passiert, vor der Übermittlung an die Batterie. Da die Batterie im Inneren der Zelle befindet, sagte Elektronen sind nicht in der Lage zu entkommen, der Forscher.

Die Hybrid-Solar-Zellen-Akku setzt sich aus drei Elektroden oder Materialien, die Strom leiten. Die erste Elektrode ist das Netz Solarpanel (das ist wirklich eine Sammlung von Solarzellen), die zweite Elektrode ist eine dünne Folie aus porösem Kohlenstoff aus und die dritte Elektrode ist ein Blech Lithium. Zwischen diesen drei Elektroden ist ein Elektrolyt, die Gebühren kann shuttle-hin und her.

Wenn die Batterie verwendet wird — eine Phase, bekannt als "Entlastung" — die Lithium Metall und porösen Kohlenstoffelektroden an einen externen Stromkreis angeschlossen sind. Lithium-Ionen können dann an die Kohlenstoff-Elektrode und Form Lithium-Peroxid Reisen. Dieser chemische Prozess einen externen elektrischen Strom fährt, sagte Wu Leben Wissenschaft in einer e-Mail.

Um den Solar-Akku aufladen, Licht trifft das Mesh Panel und erzeugt Elektron-Loch-Paare, die eine elektrische Ladung tragen kann. Eines der wichtigsten Merkmale des Gerätes ist, dass es zusätzliche Moleküle, bekannt als Redox-Shuttle-Additive, übertragen diese Gebühren aus dem Netz-Solar-Panel auf der Lithium-Elektrode, wo sie die Lithium-Peroxid zersetzt in Sauerstoff und Lithium-Ionen verursachen.

Der Sauerstoff wird aus der Zelle freigesetzt, aber die Lithium-Ionen sowie elektrische Ladungen werden gespeichert, im Innern der Batterie in der Lithium-Elektrode, Wu sagte.

"Grundsätzlich ist es eine Atmung Batterie," sagte er. "Es atmet in Luft, wenn es entlädt, und atmet aus, wenn es Gebühren."

Die Forscher experimentieren noch mit anderen Methoden zur Verbesserung der Gestaltung ihrer Solar-Batterie, ein Projekt, das vom U.S. Department of Energy gefördert wird. Die Studie skizziert die neue Batterie wurde im Okt. 3-Ausgabe der Zeitschrift Nature Communications veröffentlicht.

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