设计下一代太阳能电池

二次电池，如锂离子电池，一旦储存的能量用完就需要充电。为了减少我们对化石燃料的依赖，科学家们一直在探索为二次电池充电的可持续方法。最近，Amar Kumar(TIFR Hyderabad TN Narayanan 实验室的研究生)和他的同事们用光敏材料组装了一个紧凑型锂离子电池，可以直接用太阳能充电。

最初将太阳能用于为电池充电的努力采用了光伏电池和电池作为独立实体的使用。太阳能能量通过光伏电池转换成电能，其结果存储为化学能在电池中转换。储存在这些电池中的能量随后用于为电子设备供电。这种从一个组件到另一个组件的能量中继，例如从光伏电池到电池组，会导致一些能量损失。为了防止能量损失，人们转向探索在电池内部使用光敏组件。取得了实质性进展 将光敏元件集成到电池中，从而形成更紧凑的太阳能电池。

虽然在设计上有所改进，但现有的太阳能电池仍然存在一些缺陷。与各种类型的太阳能电池相关的一些缺点包括：利用足够太阳能的能力下降，使用可能腐蚀电池内光敏有机成分的有机电解质，以及形成阻碍电池持续性能的副产物长期。

在这项研究中，Amar Kumar 决定探索新的光敏材料，该材料也可以包含锂并构建一种可防漏且在环境条件下有效运行的太阳能电池。具有两个电极的太阳能电池通常在其中一个电极中包含光敏染料，该染料与稳定组分物理混合，该稳定组分有助于驱动电子流过电池。一个电极是两种材料的物理混合物对电极的表面面积的最佳使用限制。为了避免这种情况，TN Narayanan 小组的研究人员创造了一种由光敏 MoS 2(二硫化钼)和 MoO x 组成的异质结构(氧化钼)用作单个电极。作为其中MoS 2和MoO x已通过化学气相沉积技术融合在一起的异质结构，该电极允许更多的表面积来吸收太阳能。当光线照射到电极上时，光敏的 MoS 2 会产生电子并同时产生称为空穴的空位。MoO x将电子和空穴分开，并将电子转移到电池电路。

这种完全从头开始组装的太阳能电池在暴露在模拟太阳光下时运行良好。该电池中使用的异质结构电极的组成也已通过透射电子显微镜进行了广泛的研究。该研究的作者目前正致力于探索 MoS 2和 MoO x与锂阳极协同工作从而产生电流的机制。虽然这种太阳能电池实现了光敏材料与光的更高相互作用，但尚未实现产生最佳电流水平来为锂离子电池完全充电. 考虑到这一目标，TN Narayanan 的实验室正在探索这种异质结构电极如何为解决当今太阳能电池的挑战铺平道路。

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