대부분의 태양광 패널은 단단하기 때문에 공기가 셀 안으로 들어가는 것을 차단하고 배터리가 내부에서 작동하기 어렵게 만듭니다. OSU의 연구원들은 공기가 배터리에 도달할 수 있도록 하는 메쉬 태양전지판을 만들었습니다. 배터리에 공기가 들어가면 전자가 태양광 패널에서 배터리 전극으로 전달될 수 있습니다. 빛과 산소가 장치에 들어가서 배터리를 충전하는 화학 반응을 촉진합니다.
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메쉬형 태양전지판은 티타늄 거즈로 만들어졌으며 이산화티타늄의 수직 막대를 따라 성장합니다. 막대는 햇빛을 포착하고 거즈는 공기 흐름을 허용합니다. 태양전지는 4개가 아닌 3개의 전극으로 배터리에 연결된다. 메쉬형 태양광 패널은 하나의 전극이고, 얇은 다공성 탄소 시트가 두 번째 전극을 형성하며, 리튬판이 세 번째 전극이 됩니다. 전해질 층이 각 전극 사이에 내장되어 전자가 교차할 수 있는 경로를 제공합니다.
태양전지는 태양에너지를 활용하기 위해 세 단계를 거친다. 첫째, 빛이 태양전지판에 닿아 전자를 만든다. 그런 다음 배터리 내부에서 전자는 과산화리튬을 화학적으로 분해하여 리튬 이온과 산소를 생성하는 데 도움을 줍니다. 마지막으로, 산소는 공기와 결합하고, 전자가 포획되면 배터리는 리튬 이온을 리튬 금속으로 저장합니다.
배터리가 방전될 때마다 더 많은 과산화리튬을 생성하기 위해 산소가 필요하며 이 과정은 계속됩니다. 연구자들은 전통적인 태양전지 패널이 80%를 포착한 것과는 대조적으로 거의 100%의 전자를 포착했다는 것을 발견했습니다. 향상된 효율성으로 인해 새로운 태양광 패널-배터리 하이브리드가 구매자에게 더욱 매력적으로 보일 것입니다. 새로운 패널은 제조 비용도 훨씬 저렴합니다. 이 프로젝트의 과학자 중 한 명인 오하이오 주립대 화학 및 생화학 교수 Yiying Wu는 비용을 25% 절감했다고 말했습니다.
Wu는 "최신 기술은 태양광 패널을 사용하여 빛을 포착한 다음 값싼 배터리를 사용하여 에너지를 저장하는 것"이라고 말했습니다. “우리는 두 기능을 하나의 장치에 통합했습니다. 언제든지 그렇게 하면 비용이 절감됩니다.”
미국 에너지부는 연구 프로젝트에 자금을 지원하고 있으며 제작자들은 이 기술을 태양광 패널 산업에 라이선스할 계획이라고 밝혔습니다. 새로운 태양전지는 언젠가는 가정과 기업에 적용될 수도 있습니다.
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