Створено прозорий акумулятор, який перезаряджається від сонячної енергії

Група дослідників з Японії продемонструвала прототип прозорої літій-іонної батареї, яка перезаряджається за рахунок використання сонячної енергії. Вчені планують використовувати технологію для створення так званого «розумного вікна», здатного затемнюватися під дією сонячного світла, виробляючи енергію.

Перші прозорі гнучкі літій-іонні акумулятори були продемонстровані 2011 році вченими зі Стенфордського університету. Вони використовували сітчасті електроди, товщина «ліній» сітки яких була нижче дозволяючої здатності людського ока і становила 35 мікрон. Оскільки окремі лінії сітки дуже тонкі, світло в таких батареях проходить через прозорі проміжки сітки, і вся площа здається прозорою. Для збільшення ємності отриманих батарей безліч шарів електродів були поєднані між собою без втрати прозорості кінцевого пристрою.

Японська група 2013 року представила новий напівпрозорий літій-іонний акумулятор, анод якого складався з Li₃Fe₂ (P_O4₎ 3 (LFP), а катод - з _Li4_Ti_5O12 (LTO) і Li_PF6 (lithium hexafluorophosphate). Подібні матеріали зазвичай використовуються для створення стандартних літій-іонних акумуляторів, проте в даному випадку товщина катода і анода становила 90 і 80 нанометрів відповідно, що і забезпечило прозорість пристрою для видимого світла.

Світлопропускання акумулятором зеленого світла (довжина хвилі 550 нм) становить приблизно 60 відсотків у розрядженому стані. Воно знижується до 30% в результаті процесів перерозподілу літію і зміни ступенів окислення елементів електродів, які протікають в результаті підзарядки. Вихідна напруга дослідженого акумулятора становить 3,6 В, група протестувала пристрій в ході 20 циклів зарядки-розрядки.

Остання представлена модифікація акумулятора відрізняється від попередньої. Матеріали електродів були змінені таким чином, що світло, що вловлюється катодом, здатне збуджувати в ньому електрони, що призводить до перерозподілу зарядів і підзарядки акумулятора. На виставці група показала результати експерименту, в якому п'ятиразова оптична зарядка-розрядка акумулятора проводилася із застосуванням ультрафіолетового світла. Кінцева потужність «сонячного акумулятора» склала 10 міліват на квадратний сантиметр, що приблизно відповідає 1/10 від всієї потужності денного сонячного світла, що випромінюється на дану площу.

Команда вважає, що одного разу їх прозорі сонячні акумулятори можуть бути використані в якості «розумних» вікон для офісів і будинків, проте не тільки як регулятори освітленості приміщень, але і для вироблення електроенергії.