Zmodyfikowane wirusy ulepszą baterie słoneczne

Naukowcy z MIT znaleźli metodę na znaczne ulepszenie wydajności ogniw słonecznych, zaprzęgając do pracy wirusy, które zajmują się montażem mechanizmu w mikroskopowej skali.

Wirus M13 utrzymuje w odpowiedniej pozycji węglowe nanorurki

Wirus M13 utrzymuje w odpowiedniej pozycji węglowe nanorurki

W ogniwie słonecznym światło trafia na materiał, który zajmuje się jego zbieraniem, co z kolei powoduje uwolnienie elektronów, które mogą być zebrane i wykorzystane do produkcji prądu. Według najnowszych badan, prosto z MIT, nanorurki węglowe mogą zwiększyć wydajność zbierania owych elektronów z powierzchni ogniwa.

Dotychczasowe próby zastosowania nanorurek wiązały się z dwoma problemami. Po pierwsze, wytwarzanie nanorurek tworzy ich dwa rodzaje: półprzewodniki i metale. Wydajniejsze są te pierwsze, gdyż drugie mają tendencję do grupowania się.

Jednak studenci Xiangnan Dang i Hyunjung Yi, pracując pod nadzorem profesor Angeli Belcher, odkryli, że wytworzony za pomocą inżynierii genetycznej infekujący bakterie wirus M13 może być wykorzystany do sterowania ułożeniem nanorurek na powierzchni, rozdzielając je i utrzymując je w tym stanie.

Odkrycie sprawdzono na ogniwach wyostrzonych barwnikiem, czyli na niedrogich i tanich w produkcji bateriach, na których aktywna warstwa wykonana jest z dwutlenku tytanu (typowe ogniwo słoneczne ma warstwę krzemu). Jednak naukowcy są zdania, że ta sama technika może być zastosowana do innych ogniw, w tym opartych o kropkę kwantową i organicznych. Wirus zwiększa wydajność konwersji 8 procent do 10,6, czyli prawie o jedną trzecią, stanowiąc zarazem, wraz z nanorurkami, 0,1 procent wagi całego ogniwa.

W ogniwie słonecznym, energia świetlna wybija elektrony z materiału ogniwa (zazwyczaj) krzemu. Te elektrony muszą być zebrane przez kolektor, który przekształca je w prąd, który ładuje baterię lub napędza urządzenie. Następnie wracają do swojego materiału źródłowego, rozpoczynając cykl od nowa. Węglowe nanorurki pozwalają na najkrótszą, bezpośrednią drogę do źródła. Wirusy, za pomocą peptydów, ściśle wiążą się z nanorurkami, utrzymując je w jednakowej pozycji i z dala od siebie. Każdy wirus może utrzymać od pięciu do dziesięciu nanorurek, każdą z nich trzymając pewnie za pomocą trzystu peptydowych molekuł. Dodatkowo, dwutlenek tytanu, jakim są pokryte wirusy, to główny składnik wyostrzonych barwnikiem ogniw, i dzięki wirusom jest on bardzo blisko przenoszących elektrony nanorurek.

Naukowcy obecnie pracują nad prototypem, który byłby bardzo szybko przekształcony w komercyjny produkt.

Źródło: MIT news
Zamknij

Choć staramy się je ograniczać, wykorzystujemy mechanizmy takie jak ciasteczka, które pozwalają naszym partnerom na śledzenie Twojego zachowania w sieci. Dowiedz się więcej.