Vědci v Německu vymysleli solární systém pro ukládání energie. Ten údajně dokáže dosáhnout úrovně vysokého napětí potřebné pro aplikace v prostředí internetu věcí. Systém kombinuje vícepřechodový organický solární článek s dvouiontovou organickou baterií.
Vědci z univerzity ve Freiburgu v Německu navrhli monoliticky integrovanou fotobaterii. Ta údajně dosáhne dostatečně vysokého napětí, aby se mohla použít pro aplikace internetu věcí (IoT).
Systém kombinuje vícepřechodový organický solární článek s dvouiontovou organickou baterií. „Miniaturní zařízení, jako jsou tato, vyvíjená v rámci konceptu internetu věcí, vyžadují zdroje energie, které jsou co nejkompaktnější, aby mohly fungovat autonomně,“ vysvětlili vědci. A dodali, že prostředí internetu věcí mají přísná inherentní omezení velikosti.
Baterie má katodově aktivní materiál na bázi fenothiazinového konjugovaného redoxního polymeru a anodový materiál na bázi lithiového kovu. Napětí jeho článku je 3,7 V. Což je hodnota, která vyžaduje, aby solární článek použitý v systému měl dostatečné napětí, aby mohl fotonabíjet baterii bez jakéhokoli dalšího externího napětí nebo proudu.
Organická dvouiontová baterie
Organický solární článek o velikosti 1 cm2 se skládá z přechodového zařízení s obrácenou architekturou. Každá z pěti buněčných jednotek obsahuje substrát vyrobený ze skla a oxidu india a cínu (ITO), vrstvu pro přenos elektronů (ETL) vyrobenou z oxidu zinečnatého (ZnO), organický absorbér vyrobený ze dvou polymerů známých jako PM6 a PC 60 BM, transportní vrstvu děr (HTL) založenou na PEDOT:PSS a stříbrný kovový kontakt.
„Opakující se jednotka byla několikrát potažena stejnými parametry jako u jednosložkových článků,“ uvedli vědci. A dodali, že pro připojení dvou elektrod solárních článků k elektrodám držáku baterie a izolátoru použili hliníkovou (Al) pásku. A to proto, aby se zabránilo posunu.
Solární článek, testovaný za podmínek osvětlení 1 Sun, dosáhl napětí naprázdno 4,2 V. Což se podle skupiny jeví jako jedna z nejvyšších hodnot, jaké se kdy dosáhly u solárních článků zpracovaných roztokem.
S využitím této vysoké úrovně napětí a pečlivé kontroly intenzity osvětlení a rychlosti vybíjení se může fotovoltaická dvouiontová baterie nabít za méně než 15 minut při vybíjecí kapacitě až 22 mAh/g. Systém může také dosáhnout průměrného vybíjecího potenciálu 3,6 V, hustoty energie 69 mWh/g a hustoty výkonu 95 mW/g.
Budoucnost
„Zde uváděná fotobaterie, přestože je významně optimalizovatelná, představuje velký krok vpřed ve vývoji kompaktních zdrojů energie pro integrované aplikace s nízkou spotřebou energie. A připraví cestu pro budoucí vývoj takových zařízení využívajících organické aktivní materiály,“ uvedli vědci.
Vědec představil technologii baterií v článku „Organická fotobaterie s vysokým provozním napětím využívající vícepřechodový organický solární článek a baterie na bázi organického redoxního polymeru“. Ten se publikoval v Energy & Environmental Science.
Zdroj: pv-magazine, Vapol
