Istraživači sa Državnog univerziteta u Ohaju (Ohio State University - OSU) u Sjedinjenim Američkim Državama su stvorili solarnu ćeliju koja skladišti sopstvenu energiju tako što „udiše“ vazduh radi razlaganja i ponovnog formiranja litijum peroksida. Njeni kreatori veruju da uređaj, koji efikasno kombinuje bateriju i solarnu ćeliju u jednom, može da smanji troškove energije obnovljivih izvora za 25 odsto.
„Vrhunsko rešenje jeste korišćenje solarnog panela za zarobljivanje svetlosti, a zatim korišćenje jeftine baterije za skladištenje energije“, objašanjava profesor Jijing Vu (Yiying Wu) sa Državnog univerziteta u Ohaju. „Mi smo integrisali obe funkcije u jedan uređaj. U bilo kom slučaju kada uspete da uradite to, vi smanjujete troškove.“
Ovaj novi dizajn koristi tri elektrode, za razliku od uobičajenih četiri. Na dnu se nalazi litijum ploča, na kojoj se nalazi sloj elektrolita, tanak list poroznog ugljenika i zatim još jedan sloj elektrolita. Na vrhu, propustljiva titanijumska mreža smešta titanijum dioksid fotoelektrodu osetljivu na boju, koja liči na vlati trave u 1μm razmeri (pogledati fotografiju) i stvara trijodid jone pod osvetljenjem. Ovi joni se zatim šire do elektrodne površine sa kiseonikom preko jodid „šatla“, gde oksidiraju u litijum peroksid.
Elektroni u povezanoj bateriji hemijski razlažu litijum peroksid u litijum jone i kiseonik, gde se kiseonik oslobađa u vazduh, a litijum joni skladište kao litijum metal. Kada se baterija isprazni, ona izvlači kiseonik iz okolne sredine i troši ga za ponovno formiranje litijum peroksida - nakon čega se ciklus može ponoviti.
Mrežica je obložena sa crvenom bojom nazvanom rutenijum jedinjenje kako bi se podesile talasne dužine svetlosti koja se zarobljava. Ova boja upija svetlost i oslobađa elektrone, stvarajući električnu struju kako se novi elektroni uvlače iz rastvora jodida da ih zamene. Nažalost, boja nestaje posle samo osam sati punjenja i pražnjenja, što je prekratak životni vek za isplativu dopunjivu solarnu ćeliju.
Istraživači su sproveli preliminarne testove sa hemitat (rđa) fotoelektrodom koja je zamenila titanijum oksid osetljiv na boje - sa tom fotoelektrodom sa naizgled uporedivom efikasnošću i „neverovatno boljom“ stabilnošću koja može da stavi njen životni vek u isti koš sa punjivim baterijama koje su već dostupne na tržištu.
Ukoliko mogu da se odluče za materijal koji dobija sličnu efikasnost (skoro 100 odsto zadržanih elektrona, u poređenju sa oko 80 odsto kod tipičnih ćelija) sa ovom verzijom titanijum oksida, i ukoliko može da traje nekoliko godina, izum istraživača sa Državnog univerziteta u Ohaju bi mogao da ima ogromne posledice za industriju obnovljivih izvora energije. Veće i šire prihvatanje obnovljivih izvora je trenutno ograničeno visokim odnosom troškova generisane energije, a većina troškova dolazi iz mreže skladištenja energije koja gubi više od 25 odsto ulazne električne energije.
Ministarstvo energetike Sjedinjenih Američkih Država finansira dalja istraživanja, dok će Državni univerzitet u Ohaju licencirati solarnu bateriju i nastojati da poboljša njen učinak. Istraživanje je objavljeno nedavno u časopisu „Nature Communications“.
