New Self-Assembling Perbaikan Teknologi Fotovoltaik

Liveurnal69 - Tanaman yang baik melakukan apa yang para ilmuwan dan insinyur telah berjuang untuk lakukan untuk dekade: mengubah sinar matahari menjadi energi yang tersimpan, dan melakukannya handal hari demi hari, tahun demi tahun. Sekarang beberapa ilmuwan MIT telah berhasil meniru satu aspek kunci dari th.
luar biasa," kata Strano. "Mereka adalah mesin yang luar biasa yang mengkonsumsi karbon dioksida dan penggunaan cahaya untuk menghasilkan glukosa," bahan kimia yang menyediakan energi untuk metabolisme.Untuk meniru proses tersebut, Strano dan timnya, didukung oleh hibah dari MIT Inisiatif Energi dan Departemen Energi, molekul sintetik dihasilkan disebut fosfolipid bahwa bentuk cakram; cakram ini memberikan dukungan struktur molekul lain yang benar-benar menanggapi cahaya, dalam struktur yang disebut reaksi pusat, yang melepaskan elektron ketika terkena partikel cahaya. Disk, membawa pusat reaksi, berada dalam solusi di mana mereka memasang diri mereka secara spontan untuk nanotube karbon - tabung hampa seperti kawat-atom karbon yang merupakan beberapa sepersekian miliar meter tebal namun lebih kuat dari baja dan mampu melakukan listrik seribu kali lebih baik dari tembaga. The nanotube terus cakram fosfolipid dalam penyelarasan seragam sehingga pusat-pusat reaksi semua dapat terkena sinar matahari langsung, dan mereka juga bertindak sebagai kawat untuk mengumpulkan dan menyalurkan aliran elektron mengetuk longgar oleh molekul reaktif.

Sistem Tim Strano yang dihasilkan terdiri dari tujuh senyawa yang berbeda, termasuk nanotube karbon, fosfolipid, dan protein yang membentuk pusat-pusat reaksi, yang di bawah kondisi yang tepat secara spontan merakit sendiri menjadi struktur cahaya-panen yang menghasilkan arus listrik . Strano mengatakan ia percaya ini menetapkan rekor kompleksitas sistem perakitan diri. Ketika sebuah prinsip dalam surfaktan - mirip dengan bahan kimia bahwa BP telah disemprotkan ke Teluk Meksiko untuk pecah minyak - akan ditambahkan ke campuran, tujuh komponen semua datang terpisah dan membentuk solusi pekat. Kemudian, ketika peneliti dihapus surfaktan dengan mendorong solusi melalui membran, senyawa spontan berkumpul sekali lagi menjadi sempurna, fotosel diremajakan.

"Kami pada dasarnya meniru trik bahwa alam telah menemukan lebih dari jutaan tahun" - khususnya, "reversibilitas, kemampuan untuk memecahkan terpisah dan berkumpul kembali," kata Strano. Tim, termasuk peneliti postdoctoral Moon-Ho Ham dan mahasiswa pascasarjana Ardemis Boghossian, datang dengan sistem berdasarkan analisis teoritis, tapi kemudian memutuskan untuk membangun sebuah sel prototipe untuk menguji itu. Mereka berlari sel melalui siklus berulang perakitan dan pembongkaran selama 14-jam, tanpa kehilangan efisiensi.

Strano mengatakan bahwa dalam menyusun sistem baru untuk menghasilkan listrik dari cahaya, peneliti tidak sering mempelajari bagaimana mengubah sistem dari waktu ke waktu. Untuk konvensional sel surya berbasis silikon, ada sedikit penurunan, namun dengan sistem baru yang sedang dikembangkan - baik untuk biaya yang lebih rendah, efisiensi yang lebih tinggi, meningkatkan fleksibilitas atau karakteristik lain - degradasi bisa sangat signifikan. "Sering kali orang melihat, lebih dari 60 jam, efisiensi turun sampai 10 persen dari apa yang awalnya Anda lihat," katanya.

Reaksi individu dari struktur molekul baru dalam mengkonversi sinar matahari adalah sekitar 40 persen efisien, atau sekitar dua kali lipat efisiensi sel terbaik komersial hari ini surya. Secara teoritis, efisiensi struktur bisa mendekati 100 persen, katanya. Namun dalam karya awal, konsentrasi struktur dalam larutan itu rendah, sehingga efisiensi perangkat keseluruhan - jumlah listrik yang dihasilkan untuk suatu luas permukaan yang diberikan - sangat rendah. Mereka sedang bekerja untuk menemukan cara-cara untuk meningkatkan konsentrasi sangat.