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可“自我修復(fù)”的太陽能電池

鉅大LARGE  |  點(diǎn)擊量:1109次  |  2020年01月01日  

植物擁有極強(qiáng)的將光能轉(zhuǎn)換成生物能的機(jī)制,這種高效的機(jī)制在很大程度上影響著研究如何將太陽光能轉(zhuǎn)換成電能的科學(xué)家們。在研究太陽能電池的過程中,研究人員正不斷努力模仿著這種巧妙的機(jī)制,現(xiàn)如今麻省理工學(xué)院的科學(xué)家認(rèn)為他們已經(jīng)做到了這一點(diǎn)。他們創(chuàng)造出了一種合成自組裝葉綠體,它們可以被反復(fù)地分解和重新組合,而由它們所組成的太陽能電池,在因太陽光過度照射而被損壞后,可以借此恢復(fù)成正常狀態(tài)。


為了再現(xiàn)這種獨(dú)特的再生能力,麻省理工學(xué)院的研究團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)了一種自組裝分子,利用光子來使電子震動(dòng)而松散,該系統(tǒng)主要包括碳納米管(提供支架和不同單元之間電信號(hào)傳播的通路)、合成磷脂(形成盤狀結(jié)構(gòu)以及提供結(jié)構(gòu)性支持)以及其他分子自組裝成的反應(yīng)中心(用于操作更多的光子來釋放電子)等。


在某些條件下,這些化合物可以自動(dòng)組裝起來,形成一種統(tǒng)一的適合接收太陽能的結(jié)構(gòu)。但是,在表面活性劑(類似于用于分解油的物質(zhì))存在的條件下,這種統(tǒng)一的結(jié)構(gòu)分解成碳納米管、合成磷脂和其他組成分子。通過把表面活性劑析取出來的方式,這些分子又重新獲得了自動(dòng)組裝的條件,重新形成可以吸收太陽能的結(jié)構(gòu)。這個(gè)結(jié)構(gòu)修復(fù)了重構(gòu)前太陽光對(duì)自身造成的損害,又可以充分而高效地進(jìn)行太陽能的轉(zhuǎn)換作業(yè)了。


如今,他們制造的太陽能電池中的細(xì)胞工作效率還只有40%,而他們認(rèn)為,如果下一步進(jìn)行一些結(jié)構(gòu)上的調(diào)整,電池的效率要高得多。并且由于這些細(xì)胞不會(huì)隨著時(shí)間降解——只要給它們注入一次表面活性劑使其快速分解并重構(gòu),電池用起來就基本上相當(dāng)于全新的了。


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