«Живые» солнечные батареи – это реальность

Фотография экспериментальной установки с первой тестовой солнечной
ячейкой, способной к самовосстановлению. (кликните картинку для увеличения)

Фотография экспериментальной установки с первой тестовой солнечной ячейкой, способной к самовосстановлению. (кликните картинку для увеличения)

14.09.2010 (9:56)
Просмотров: 3755
Рейтинг: 1.14
Голосов: 7

Теги:
батарея, солнце, сурфактант, нанотрубка, белок,
Технология >> Нанотехнология






Ваша оценка
-2 -1 0 1 2
Исследователи из Massachusetts Institute of Technology создали первые синтетические фотовольтаические клетки, формируемые из поглощающих свет белков, липидов и нанотрубок, способные к самовосстановлению. Очевидно, что наиболее перспективное применение открытия – создание солнечных батарей. Стоит отметить, что механизм самовосстановления, по словам ученых, был «списан» с растений, поглощающих свет и преобразующих его в энергию в процессе фотосинтеза.

Известно, что в процессе фотосинтеза растения поглощают излучение солнца, преобразуя его в энергию. Уже достаточно давно ученые пытались повторить этот процесс, используя синтетические материалы, однако, создать действительно качественную и подходящую для коммерческого использования солнечную ячейку до сих пор не удавалось. Основная проблема применявшихся материалов заключалась в том, что они постепенно разрушались под действием солнечных лучей. Природа, если можно так выразиться, должна была бы сталкиваться с аналогичной проблемой, однако, в растениях существует очень тонкий механизм «самовосстановления», подразумевающий постоянное разрушение и восстановление белков, поглощающих свет. Этот процесс гарантирует, что набор «основных» задействованных в фотосинтезе молекул постоянно обновляется, непрерывно функционируя «как новый».

Недавно группа ученых из Massachusetts Institute of Technology преуспела в том, чтобы повторить упомянутый выше процесс «самовосстановления» на практике, используя синтетические материалы. В очередной раз решение научного вопроса было «подсмотрено» у природы, «обнаружившей» такой подход миллионы лет назад. Однако, ученым потребовалось применить дополнительный реагент. Процесс восстановления в данном случае «запускается» при помощи сурфактанта (раствора мыльных молекул). Исследователи обнаружили, что процесс перехода между состоянием с разрушенными и «собранными» молекулами светопоглощающего белка может производится неограниченное число раз, однако, фоточувствительными белки являются только в «собранном» состоянии.

«Продуктом деятельности» этих молекул являются пары носителей тока «электрон – дырка»; нанотрубки, также присутствующие в составе искусственных клеток, выполняют роль проводов, направляя носители тока к электродам. Кроме того, они же «выравнивают» липиды и молекулы белка в направлении, необходимом для максимального поглощения солнечного света.

Сами ученые считают, что их решение по-настоящему красиво, ведь простое добавление сурфактанта позволяет спонтанно формировать достаточно сложные упорядоченные структуры. Если обычные солнечные батареи статичны, то данный тип батарей динамичен; белки в них могут самовосстанавливаться практически с той же частотой, что и в реальных растениях: каждые 45 минут (если речь идет о действительно солнечном дне).

Сформированные на основе предложенных «клеток» солнечные ячейки могли бы работать с КПД около 40%, что почти в два раза более эффективно, нежели любые существующие коммерческие аналоги. По мнению ученых, это возможно в том случае, если удастся повысить концентрацию синтетических комплексов на поверхности, поглощающей солнечный свет.

Нравится


Екатерина Баранова

Также по теме:

Источники:



самое популярное





Rambler's Top100