这种智能超级电容器可以将太阳能转化为电能储存

克莱姆森大学和印度科学研究所的研究人员设计了一种智能超级电容器，使用一种新型的金属氧化物——五氧化二钒和氧化锌——可以有效地从阳光中收集能量，同时将其转化为电能储存。

和电池一样，超级电容器也能储存和释放电能。但与电池不同的是，超级电容器不需要化学反应来储存能量。相反，电荷是静电储存的，这使得超级电容器可以快速充电和放电。这项研究可能会为未来的自我充电消费电子产品铺平道路，比如健康监测设备。

虽然太阳能是可再生的，但一个挑战是，它是在太阳出来的时候采集的，必须储存起来以备将来使用。传统上，这需要两个独立的设备——一个将光收集成电能，另一个将其存储起来。两者兼备会使整个系统变得笨重。来自印度科学研究所Abha Misra教授实验室和克莱姆森纳米材料研究所(CNI)的研究人员开发了一种智能设备，可以将光能转换为电能并存储起来，减少了体积。

氧化锌具有成本低、载流子迁移率高、载流子扩散时间长、易于在底物上合成、无毒等优点，已广泛应用于光依赖性电荷转移领域，如光伏和光催化等。它具有电子传输和空穴阻塞特性，在光照射下容易产生光激发电子。然而，其宽的带隙限制了其在窄光谱下的应用，需要一种新的策略来提高其性能。

研究人员将五氧化二钒和氧化锌堆叠在一起，形成了一种独特的异质结构，这种结构提高了过去材料将光能转化为电能的能力。在一项测量其储存光线能力的测试中，这种新设备将之前的记录提高了四倍。

“我们发明了一种二合一设备，不仅能更有效地收集光，还能将其存储为电能，这与目前存在的其他系统不同，”物理与天文系博士后、CNI研究员Mihir Parekh说。“我们选择的材料允许我们设计带隙，这样光到电的转换就非常有效。”

研究人员发现，该装置在超过5000次循环中表现出优异的电化学性能和稳定性。

CNI的创始董事、理学院物理与天文系的R.A.鲍恩物理学教授阿普拉奥·拉奥(Apparao Rao)说：“我们在这里所做的本质上是试图收获我们周围自然界的每一盎司能量。我们有很多阳光。这项研究背后的驱动力是，除了已经成为成熟领域的太阳能电池之外，打开另一种技术的大门，以捕捉我们周围的能量。”