鉅大LARGE | 點擊量：525次 | 2021年12月21日
廉價、輕便、無毒的光電池,具有收集太陽能和儲存能量的雙重功能
香港科技大學(HKUST)的一組研究人員開發(fā)出一種廉價、輕便、無毒（無鉛）的光電池，在單一設備上具有收集太陽能和儲存能量的雙重功能，從而可以在陽光下為電池充電，而無需將設備插入墻壁。
對可持續(xù)能源日益增長的需求推動了人們對太陽能及其開發(fā)存儲設備的興趣。一種這樣的設備，即光電池，能夠在單個設備架構中產生和存儲能量。理論上，這種設計應該允許提高能量存儲效率和能量密度，同時降低歐姆損耗，放寬封裝要求，從而減少系統(tǒng)的重量、體積和成本。然而，實際上，材料之間的不良界面往往會產生電荷傳輸問題，與太陽能電池連接到外部電池的簡單系統(tǒng)相比，大大降低了效率。
香港科技大學化學系助理教授喬納森·尤金·哈爾珀特教授領導的團隊通過擴大鈣鈦礦類材料的用途，在開發(fā)更高效的光電池方面取得了進展，鈣鈦礦已應用于太陽能電池和大多數(shù)最近在電池。該團隊開發(fā)的鈣鈦礦鹵化物作為一種光電極，可以在鋰離子電池中無需外部負載的幫助下，在光照下收集能量，與現(xiàn)有對應物形成鮮明對比，因為它不含鉛，因此具有更高的在空氣中穩(wěn)定，沒有鉛中毒的擔憂。在他們的研究中，該團隊用無毒元素鉍(Bi)代替了鉛，并形成了一種強光吸收晶體材料。
鋰離子電池的工作原理是讓電子從高能狀態(tài)移動到低能狀態(tài)，同時在外部電路中做功。光電池具有類似于普通電池的機制，只是不需要通電或插入墻壁即可充電，而是可以在陽光下進行光電充電。這種新電池中的活性材料是無鉛鈣鈦礦，當置于光照下時，它會吸收光子并產生一對電荷，稱為電子和空穴。該團隊在明暗條件下進行了計時電流法實驗，分析了光引起的充電電流的增加，并記錄了首次放電后對電池進行光充電時的光轉換效率為0.428%。
Halpert教授說，目前，我們將所有電器都插在墻上給它們充電。隨著光電池領域的進一步發(fā)展，我們將來可能根本不需要插電。我們或許能夠收集太陽能并用它來滿足任何具有適度電力需求的設備的電力需求。我們的工作是在該領域采取的初步步驟之一，當然，還需要進行大量改進以獲得更好的性能，但我們有信心通過進一步細化，我們可以提高其穩(wěn)定性和平均效率。
符合Exic IIB T4 Gc防爆標準
充電溫度：0~45℃
-放電溫度：-40~+55℃
-40℃最大放電倍率：1C
-40℃ 0.5放電容量保持率≥70%
此photobattery可以作為內置電池的設備，如智能電話或平板電腦，甚至遠程能量存儲應用，其可以容易與這些photobatteries進行對它們重量輕，便于攜帶。與由太陽能電池和外部電池組成的系統(tǒng)相比，它也有助于降低生產成本，因為只需要電池部分。
這項研究最近發(fā)表在科學期刊NanoLetters上。
