В состав любой солнечной энергетической установки обязательно входят фотогальванические элементы, поглощающие солнечный свет и вырабатывающие электрическую энергию, которая подается к потребителям. Еще одним обязательным компонентом таких установок являются аккумуляторные батареи, накапливающие излишки вырабатываемого электричества и отдающие его в моменты пикового потребления. К сожалению, процесс сохранения и извлечения энергии из аккумуляторных батарей достаточно неэффективен, к потребителям подаются не более 80 процентов от изначального количества энергии, выработанной солнечными батареями.
Структура солнечно-аккумуляторной батареи
Выходом из этого положения может стать объединение солнечных и аккумуляторных батарей в одно устройство, в котором энергия солнечных лучей будет преобразовываться сразу в химическую энергию ионов электролита. И исследователи из университета Огайо разработали структуру подобной батареи, обладающей высокой эффективностью и преобразующей в химическую энергию все 100 процентов улавливаемой солнечной энергии.
В основе структуры солнечно-аккумуляторной батареи, разработанной группой под руководством профессора химии Иинг Ву (Yiying Wu), лежит сетка, сплетенная из титановых нанопроводников, покрытых частицами диоксида титана, размерами в несколько нанометров. При этом, шаг сетки составляет всего 200 микрометров.
Когда солнечная батарея поглощает свет, фотоны разрывают молекулы пероксида лития (Li2O2), находящиеся в электролите, на ионы лития и кислород. Кислород улетучивается в воздух, а ионы лития, имеющие электрический заряд, хранятся внутри батареи. Когда батарея начинает отдавать накопленный электрический заряд, она впитывает кислород из окружающей среды и в ее электролите снова образуется пероксид лития.
«У нас получилась дышащая батарея» — рассказывает профессор Ву, — «Она делает вдох, когда она отдает накопленную в ней энергию, и выдох — когда она заряжается солнечным светом».
Проведенные в лабораториях тесты и испытания показали, что «жизненные показатели» батареи, точнее, количество циклов заряда-разряда, которые она может выдержать без потери своих характеристик, практически совпадает с аналогичными показателями обычных литий-ионных аккумуляторов. И это уже позволяет рассчитывать на то, что такие солнечно-аккумуляторные батареи в скором времени могут появиться на рынке, снизив общую стоимость технологии получения и аккумулирования солнечной энергии минимум на 25 процентов.
