新型“迷你”電池的理論光電轉(zhuǎn)換效率接近100%
美國(guó)研究人員使用從植物中提取出的蛋白質(zhì)以及磷酸酯,、碳納米管等化合物,，研發(fā)出了能夠模擬植物光合作用機(jī)制進(jìn)行自我組裝的太陽(yáng)能電池，新電池還具有良好的自我修復(fù)能力,，有望大幅延長(zhǎng)太陽(yáng)能電池的使用壽命,。此項(xiàng)研究成果發(fā)表在9月5日出版的《自然·化學(xué)》雜志上。
無(wú)數(shù)科學(xué)家試圖完善太陽(yáng)能電池的設(shè)計(jì),，改善太陽(yáng)能電池的性能,，他們?yōu)橹圃斐龉怆娹D(zhuǎn)換效率最高的電池而前赴后繼，然而,，鮮有人關(guān)心太陽(yáng)能電池的使用壽命,。
美國(guó)麻省理工學(xué)院的化學(xué)工程師邁克爾·斯特拉諾解釋道，陽(yáng)光和氧氣混合在一起會(huì)產(chǎn)生一定的破壞,，比如,，人體接觸太多陽(yáng)光容易衰老等，這也意味著,，在實(shí)驗(yàn)室中表現(xiàn)很好的太陽(yáng)能電池,，離開實(shí)驗(yàn)室走上“工作崗位”后可能會(huì)“罷工”。
另外,，現(xiàn)在一些新式的非硅基太陽(yáng)能電池雖然成本低,、轉(zhuǎn)化效率高、性能優(yōu)異,，但是,，卻經(jīng)不起時(shí)間的考驗(yàn)，超過(guò)60個(gè)小時(shí)后,，其轉(zhuǎn)化效率僅為最初的10%,。
有鑒于此，斯特拉諾教授和同事研制出了這款大小僅為幾納米,、能夠自我組裝和自我修復(fù)的“迷你”型太陽(yáng)能電池,。
在制備這種新式太陽(yáng)能電池時(shí)，研究人員使用了從植物中提取出來(lái)的,、可進(jìn)行光合作用的蛋白質(zhì)、具有黏附性的磷酸脂和具有良好電學(xué)性能的碳納米管以及表面活性劑,。表面活性劑會(huì)打散某些分子,，并且讓它們保持隔離狀態(tài)。
令該研究團(tuán)隊(duì)驚奇的是,，當(dāng)他們將表面活性劑從混合物中抽出時(shí),，這個(gè)由不同物質(zhì)調(diào)和成的“雞尾酒”混合物會(huì)自我組裝成一個(gè)大小僅為幾納米、能夠正常工作的太陽(yáng)能電池,。
磷酸脂組合在一起形成圓盤,，兩邊分別黏附著碳納米管和植物蛋白質(zhì)反應(yīng)中心,。蛋白質(zhì)光合作用中心收集太陽(yáng)光線，釋放出電子,，電子通過(guò)磷酸脂,，然后進(jìn)入碳納米管中。在碳納米管內(nèi),，電子聚合在一起形成電流,。
研究人員強(qiáng)調(diào)，這種自我組裝而成的電池天生就具有自我修復(fù)能力,。如果太陽(yáng)光破壞了某些蛋白質(zhì),，可向其中添加表面活性劑和蛋白質(zhì)，替代那些被破壞了的蛋白質(zhì),；當(dāng)把表面活性劑提取出來(lái)后,，該太陽(yáng)能電池又能重新自我組裝成一套新的太陽(yáng)能電池。
斯特拉諾表示,，通過(guò)這種方式制得的太陽(yáng)能電池,，個(gè)別的光電轉(zhuǎn)換效率達(dá)到了40%，這是目前轉(zhuǎn)化效率最高的商業(yè)化太陽(yáng)能電池的兩倍,。從理論上來(lái)說(shuō),，這種太陽(yáng)能電池的轉(zhuǎn)換效率可以接近100%，但是,，由于目前該研究還處于“搖籃”中,，溶液中形成的太陽(yáng)能電池的濃度很低，其轉(zhuǎn)化效率也很低,。隨著實(shí)驗(yàn)的進(jìn)一步完善,，轉(zhuǎn)換效率將會(huì)不斷提高。（生物谷Bioon.com）
