"M13"病毒可以將太陽能電池效率提高近三成(圖)

2011年04月27日10:02 | 中國發(fā)展門戶網(wǎng) www.chinagate.cn | 給編輯寫信字號：T|T

關(guān)鍵詞： m13 病毒長度碳納米管壓電材料太陽能電池板研究人員量子點固定碳格雷策爾電池光電轉(zhuǎn)換效率

M13病毒可提高太陽能電池性能

美國麻省理工學(xué)院4月26日在其網(wǎng)站上宣稱，該校研究人員日前開發(fā)出了一種新技術(shù)，可通過一種名為“M13”的病毒將太陽能電池的光電轉(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能電池的轉(zhuǎn)換效率。理想的情況下，碳納米管會收集更多的電子，提高太陽能電池的表面積，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)體類碳納米管和導(dǎo)線類碳納米管，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題。這種病毒長度為880納米，結(jié)構(gòu)簡單易于操控，且對人體無害。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。每個病毒使用300個左右的蛋白質(zhì)分子可以控制大約5到10個納米管。實驗顯示，采用病毒結(jié)構(gòu)的新型太陽能電池可將光電轉(zhuǎn)化效率從普通太陽能電池的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?！案窭撞郀栯姵亍币脖环Q為染料敏化太陽能電池，工作原理是通過模仿光合作用產(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”。此外，M13病毒還會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能電池板中，從而降低生產(chǎn)成本。

研究人員稱，關(guān)于兩種碳納米管在太陽能電池中具有不同效用的發(fā)現(xiàn)也是此次研究的一項重要成果，此前還沒有被實驗證明過。半導(dǎo)體納米管可以提高太陽能電池的性能，但導(dǎo)線類納米管的作用卻正好相反。該發(fā)現(xiàn)或有助于設(shè)計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。

負責(zé)該項研究的麻省理工學(xué)院教授安吉拉·貝爾徹說，該技術(shù)還可以用來設(shè)計其他病毒增強型太陽能電池，包括量子點和有機太陽能電池。在提高普通太陽能電池的轉(zhuǎn)化效率上該技術(shù)也有很大的潛力，不過這有賴于生物技術(shù)的進一步發(fā)展。