Un equipo de investigadores de la Universidad de Ciencia y Tecnología de Hong Kong (HKUST) ha desarrollado un ligero, y fotobatería no tóxica (sin plomo) que tiene funciones duales para recolectar energía solar y almacenar energía en un solo dispositivo, haciendo posible cargar una batería bajo el sol, sin tener que enchufar el dispositivo a la pared.

La creciente demanda de fuentes de energía sostenibles ha impulsado un aumento del interés en la energía solar y el desarrollo de dispositivos de almacenamiento para ella. Uno de esos dispositivos, la foto-batería, es capaz de generar y almacenar energía en una arquitectura de dispositivo único. En teoria, este diseño debe permitir una mayor eficiencia de almacenamiento de energía y densidad de energía, mientras se reducen las pérdidas óhmicas, Relajar los requisitos de envasado y reducir así el peso, la mayor parte, y el costo del sistema. En realidad, sin embargo, la mala interfaz entre los materiales tiende a crear problemas con el transporte de carga, reduciendo en gran medida la eficiencia en comparación con el sistema simple de una celda solar conectada a una batería externa.

Un equipo dirigido por el Prof. Jonathan Eugene HALPERT, Profesor asistente del Departamento de Química de HKUST, ha avanzado hacia el desarrollo de fotobaterías más eficientes al expandir la utilidad de una clase de materiales conocidos como perovskita, que ha tenido aplicaciones en células solares y más recientemente en baterías. El haluro de perovskita que el equipo desarrolló actúa como un fotoelectrodo que puede recolectar energía bajo iluminación sin la ayuda de una carga externa en una batería de iones de litio. y está en marcado contraste con su contraparte existente porque no contiene plomo, por lo tanto, tiene una mayor estabilidad en el aire y está libre de las preocupaciones del envenenamiento por plomo. Para su investigación, el equipo ha reemplazado el plomo con bismuto (Bi), un elemento no tóxico, y formar un material cristalino fuertemente absorbente de luz.

La batería de iones de litio funciona permitiendo que los electrones pasen de un estado de alta energía a uno más bajo, mientras trabaja en un circuito externo. La fotobatería tiene un mecanismo similar a una batería ordinaria, excepto que no es necesario que se le suministre corriente ni se conecte a la pared para cargarla eléctricamente. pero se puede cargar fotoeléctricamente bajo el sol. El material activo de esta nueva batería es la perovskita sin plomo que, cuando se pone bajo la luz, absorbe un fotón y genera un par de cargas, conocido como un electrón y un agujero. El equipo llevó a cabo experimentos de cronoamperometría con luz y en la oscuridad para analizar el aumento de la corriente de carga causado por la luz. y registró una tasa de eficiencia de fotoconversión del 0,428% al fotocargar la batería después de la primera descarga. El siguiente paso del equipo es experimentar con diferentes materiales para un mejor rendimiento y eficiencia. para que la fotobatería pueda comercializarse en el mercado.

"En el presente, enchufamos todos nuestros electrodomésticos a la pared para cargarlos. Con un mayor desarrollo en este campo de las fotobaterías, es posible que no tengamos que enchufarlos en absoluto en el futuro, ", dijo el profesor Halpert." Podríamos cosechar energía solar y usarla para cumplir con los requisitos de energía de cualquier dispositivo con necesidades de energía modestas. Nuestro trabajo es uno de los primeros pasos dados en este campo, y, por supuesto, se necesitarán muchas mejoras para lograr un mejor rendimiento, pero estamos seguros de que podemos mejorar su estabilidad y eficiencia media con un mayor refinamiento ".

Esta fotobatería puede servir como batería incorporada para dispositivos como teléfonos inteligentes o tabletas, e incluso aplicaciones de almacenamiento de energía remoto, lo cual se puede hacer fácil con estas fotobaterías porque son livianas y portátiles. También debería ayudar a reducir los costos de producción en comparación con un sistema que consta de una celda solar más una batería externa, ya que solo se requiere la parte de la batería.

Este estudio fue publicado recientemente en la revista científica Nano letras .