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M13病毒可將太陽(yáng)能電池效率提高三成 病毒確保了納米管之間不發(fā)生黏連

   2011-04-28 10270
核心提示:美國(guó)麻省理工學(xué)院4月26日在其網(wǎng)站上宣稱(chēng),該校研究人員日前開(kāi)發(fā)出了一種新技術(shù),可通過(guò)一種名為M13的病毒將太陽(yáng)能電池的光電轉(zhuǎn)換效率
美國(guó)麻省理工學(xué)院4月26日在其網(wǎng)站上宣稱(chēng),該校研究人員日前開(kāi)發(fā)出了一種新技術(shù),可通過(guò)一種名為“M13”的病毒將太陽(yáng)能電池的光電轉(zhuǎn)換效率提高近三成。相關(guān)論文發(fā)表在最新一期《自然·納米技術(shù)》雜志上。

先前的研究已經(jīng)發(fā)現(xiàn),碳納米管可以提高太陽(yáng)能電池的轉(zhuǎn)換效率。理想的情況下,碳納米管會(huì)收集更多的電子,提高太陽(yáng)能電池的表面積,從而產(chǎn)生更大的電流。但麻省理工學(xué)院的研究人員發(fā)現(xiàn),該技術(shù)也存有一定的局限性。碳納米管有兩種,按功能可分為半導(dǎo)體類(lèi)碳納米管和導(dǎo)線類(lèi)碳納米管,兩種納米管不但在作用上不同,還容易發(fā)生聚集,從而嚴(yán)重影響轉(zhuǎn)化效率。

研究人員經(jīng)研究發(fā)現(xiàn),M13病毒可以很好地解決這一問(wèn)題。這種病毒長(zhǎng)度為880納米,結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單易于操控,且對(duì)人體無(wú)害。M13病毒中的一種肽可使其附著在碳納米管上,從而保證納米管處于恰當(dāng)?shù)奈恢蒙?,避免與其他碳納米管發(fā)生黏連。每個(gè)病毒使用300個(gè)左右的蛋白質(zhì)分子可以控制大約5到10個(gè)納米管。實(shí)驗(yàn)顯示,采用病毒結(jié)構(gòu)的新型太陽(yáng)能電池可將光電轉(zhuǎn)化效率從普通太陽(yáng)能電池的8%提高到10.6%,而新系統(tǒng)在重量上只增加了0.1%。

研究人員發(fā)現(xiàn),除可固定碳納米管外,M13病毒還會(huì)產(chǎn)生出二氧化鈦,而二氧化鈦顆粒可有效提高電子的傳輸效率。這種物質(zhì)同樣也是“格雷策爾電池”中的主要組成部分。“格雷策爾電池”也被稱(chēng)為染料敏化太陽(yáng)能電池,工作原理是通過(guò)模仿光合作用產(chǎn)生電能。其發(fā)明人瑞士洛桑聯(lián)邦高等理工學(xué)院光子學(xué)和界面試驗(yàn)室主任邁克爾·格雷策爾曾因該技術(shù)被授予芬蘭2010年“千年技術(shù)獎(jiǎng)”。此外,M13病毒還會(huì)讓碳納米管具有水溶性,使其在室溫條件下可更方便地加入到太陽(yáng)能電池板中,從而降低生產(chǎn)成本。

研究人員稱(chēng),關(guān)于兩種碳納米管在太陽(yáng)能電池中具有不同效用的發(fā)現(xiàn)也是此次研究的一項(xiàng)重要成果,此前還沒(méi)有被實(shí)驗(yàn)證明過(guò)。半導(dǎo)體納米管可以提高太陽(yáng)能電池的性能,但導(dǎo)線類(lèi)納米管的作用卻正好相反。該發(fā)現(xiàn)或有助于設(shè)計(jì)出更有效的納米電池、壓電材料或其他與電力相關(guān)的材料。

負(fù)責(zé)該項(xiàng)研究的麻省理工學(xué)院教授安吉拉·貝爾徹說(shuō),該技術(shù)還可以用來(lái)設(shè)計(jì)其他病毒增強(qiáng)型太陽(yáng)能電池,包括量子點(diǎn)和有機(jī)太陽(yáng)能電池。在提高普通太陽(yáng)能電池的轉(zhuǎn)化效率上該技術(shù)也有很大的潛力,不過(guò)這有賴(lài)于生物技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展。

 
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