Samonaprawiające się ogniwa słoneczne

fot. Mark Simons, Purdue University

Samonaprawiajace się ogniwa słoneczne opracowali naukowcy z Purdue University w USA. Opierali się przy tym na systemie regeneracji komórek światłoczułych, obecnym u bakterii i roślin.

Zespół po kierownictwem prof. inżynierii mechanicznej Jong Hyun Choi, pracował nad nowymi typami ogniw słonecznych, o ulepszonych parametrach, w których można by zastosować mechanizm fotosyntezy i naprawiania uszkodzonych komórek, występujący u bakterii, drzew i krzewów liściastych.

W tradycyjnych ogniwach fotowoltaicznych światło słoneczne jest zamieniane w prąd elektryczny, do czego często używany jest elektrolit w postaci stałej lub żelowej. Problemem jest stała, powoli postępująca degradacja chromoforów - komórek światłoczułych, wystawionych na bezpośrednie działanie Słońca.

Naukowcy z Purdue University postanowili obejść te ograniczenia i powtórzyć rozwiązania stosowane przez naturę od setek milionów lat. W tym celu użyto jednowarstwowych nanorurek węglowych, odgrywających rolę "molekularnych drutów do zbierania i przekazywania energii z komórek światłoczułych" oraz DNA.

Roślinne DNA jest powiązane z chromoforami i "zakotwiczone" przy nich przy pomocy nanorurek węglowych. Nukleotydy w tym DNA przekształcono tak, aby rozpoznawały i wiązały się ze sztucznymi chromoforami wytworzonymi z porfiryn. Pozwoliło to na odrzucenie bardzo już zużytych chromoforów i naprawę innych, a potem uruchomienie na nowo całego systemu.

W naturze, regeneracja zużytych chromoformów np. bakteryjnych następuje co około godzinę. W sztucznym systemie, stworzonym przez naukowców z Purdue University, w którym za pomocą przekształconego DNA można odrzucać nie działające i "odnawiać" zużywające się chromofory, proces ten jest nieco rzadszy (np. co koło 90 minut) i trwa dłużej.

PAP - Nauka