美研制能自我修复的太阳能电池
时间:2017-12-08

  科学网 - 美国开发自愈式太阳能电池

  据美国物理学家网1月5日消息(北京时间)报道,美国研究人员正在开发一种新型太阳能电池,使用碳纳米管和DNA等材料,电池可以像植物一样自然光合作用系统自我修复延长电池寿命并降低制造成本。

  光电化学电池将阳光转化为电,使用导电电解质来携带电子并产生电力。传统光电化学电池的最大缺点之一是吸收光的染料难以更新。新技术通过不断更换被新染料破坏的光子来解决这个问题。

  新设计利用了单壁碳纳米管的不寻常的电气性能。碳纳米管可以包括一到数百个石墨片,只有一层石墨片称为单壁碳纳米管,直径约1.5纳米,是一个非常理想的纳米通道,一个开放的单壁碳纳米管可以用作电电机和发电机。在实验中,科学家使用单壁碳纳米管作为捕光细胞中的分子线。研究人员解释说,在新电池中,碳纳米管的主要功能是固定DNA片段。科学家还将DNA编程为具有允许其识别和附着染料的特定核苷酸序列。一旦DNA识别染料分子,系统就开始自组装并完成染料更新,就像植物一直在进行的自我更新一样。

  基于这个想法的创新型光电化学电池,通过添加新的染料,能够满负荷工作。旧的和新的染料可以用化学方法代替,或者用不同的核苷酸序列添加新的DNA片段,敲掉旧的染料分子,然后加入新的染料分子。

  这种模拟自然界中自我修复机制的技术有两个关键点:分子识别和系统不断溶解和重组的稳定性。

  普渡大学机械工程系助理教授崔宗贤指出:“现在我们已经用光学纳米材料来创造一个人造光合作用系统,捕获太阳能并将其转化为电能,新方法可以未来工业化。

  以前的研究已经用从细菌中提取的生物载体来代替染料,崔宗贤说:“使用天然的胴体是非常困难的,这些胴体必须被细菌捕获和分离,工业生产的成本非常昂贵,因此,测试没有使用生物载体,而是使用染料制成的卟啉人造载体。

  美国生理学家网络报告(英文)