Samonaprawiające się ogniwa fotowoltaiczne

Stworzona na MIT mieszanka siedmiu różnych składników spontanicznie formuje się w struktury wytwarzające prąd ze światła.

Co więcej, dodanie lub usunięcie specjalnego roztworu pozwala na powtarzalne rozkładanie i ponowne formowanie struktur. Dzięki temu nowe ogniwa fotoelektrochemiczne nie tylko tworzą się same, ale mogą być w bardzo prosty sposób naprawiane. Pozwala to uniknąć problemu degradacji systemów wykorzystywanych do przetwarzania światła słonecznego na prąd powodowanego przez same promienie słońca. Twórcy nowego rodzaju ogniw, zespół pod kierownictwem prof. Michaela Strano z Massachussets Institute of Technology zainspirowali się roślinami. Według prof. Strano, na pomysł stworzenia samonaprawiających się ogniw wpadł podczas czytania o biologii roślin:

Byłem naprawdę pod wrażeniem tego, jak efektywne mechanizmy naprawy mają komórki roślin. Liść na drzewie wykonuje recykling zawartych w nim białek co 45 minut, mimo iż można myśleć o nim jako o statycznym fotoogniwie.

Zespół Strano stworzył koncepcję systemu w oparciu o analizę teoretyczną, a następnie zbudował prototyp urządzenia, które przez 14 godzin przechodziło przez powtarzane ciągle cykle montażu i demontażu bez utraty wydajności. Składa się ono z siedmiu różnych elementów, w tym nanorurek węglowych, fosfolipidów oraz białek tworzących centra reakcji. Indywidualna wydajność tych struktur molekularnych w przetwarzaniu światła na energię elektryczną to około 40%, czyli około dwukrotnie więcej od najlepszych dostępnych współcześnie na rynku fotoogniw, jednak w prototypach stężenie struktur w roztworze było dość niskie, więc ogólna wydajność urządzenia (czyli ile elektryczności produkowało ono z określonej powierzchni zbierającej światło) była bardzo niska. Zespół prof. Strano pracuje teraz nad sposobami na zwiększenie stężenia struktur.

W dużych elektrowniach słonecznych raczej nie ma się co spodziewać tego typu rozwiązań w najbliższej przyszłości - krzemowe ogniwa fotowoltaiczne są dość odporne na degradację przez promieniowanie słoneczne. Jednak badania te stanowią ważną cegiełkę w rozwoju technologii ogniw słonecznych i możliwe jest, że w dalszej przyszłości w wielu urządzeniach z życia codziennego znajdować się będą wzorowane na organicznych chloroplastach, samonaprawiające się ogniwa słoneczne.

[via Science Daily]

Leszek Karlik

Więcej o: