病毒提升太阳能电池效率?
摘要: MIT的研究人员表示,透过控制病毒来将正极与奈米管交缠在一起,就能将染料敏化太阳能电池的转换效率由8%以下,提升到超过10.6%。该研究团队是由MIT教授Angela Belcher所率领,成员包括博士候选人Xiangnan Dang与Hyunjung Yi ,以及另两位教授Paula Hammond与Michael Strano 。
美国麻省理工学院(MIT)的研究人员发现,可将活生生的病毒应用在染料敏化太阳能电池(dye sensitized solar cells)的製程中,把高导电性碳奈米管安装在电池的正极结构中,并因此能将电池效率提高至少三分之一。
染料敏化太阳能电池为一种光电化学(photo-electro-chemical)系统,在光敏正极与电解质之间置放半导体元件;覆盖着染料的二氧化钛(titanium dioxide)奈米粒子会吸收太阳光,并将电子释放到正极中。然后那些电子会被收集起来用以启动电流,然后由负极送回到电解质中,如此不断循环。
而MIT的研究人员表示,透过控制病毒来将正极与奈米管交缠在一起,就能将染料敏化太阳能电池的转换效率由8%以下,提升到超过10.6%。该研究团队是由MIT教授Angela Belcher所率领,成员包括博士候选人Xiangnan Dang与Hyunjung Yi ,以及另两位教授Paula Hammond与Michael Strano 。
Belcher先前就曾证实过有一种名为M13的病毒,可激励「氢经济(hydrogen economy)」并催生薄膜电池;而该团队的最新研究成果,则是首见利用病毒来分隔太阳能电池内的奈米管,以避免奈米管丛聚或导致短路。每隻病毒可以在约有300个胜肽分子(peptide molecules)的一个区域内,托住10个奈米管,然后这种经过基因改造工程的病毒会分泌出二氧化钛涂层。
如果这种新技术能成功脱离实验室阶段,该种奈米管强化太阳能电池将可抢攻估计2011年市场规模可达1,560亿美元的微生物(microbial)技术产品市场;根据市场研究机构BCC Research的预测,该市场规模在2016年还可成长至2,590亿美元以上。
所谓的微生物技术产品,涵盖天然酵母、酿造啤酒,以及像是MIT所研发的M13基因工程微生物,可应用在胰岛素、生质柴油以及冶金产品(
M13病毒由一条DNA链(图右方的线圈)组成,会附着在碳奈米管(灰色)上,并将其维持在固定位置;而附着在染料分子(红色)的二氧化钛涂层(黄色),则环绕着病毒与碳奈米管
(图片来源:Matt Klug, Biomolecular Materials Group, MIT)
Belcher表示,MIT所研发的这项新技术,只需在染料敏化太阳能电池的製程中添加一个简单的步骤,也能适用其他种类的有机与量子点(quantum-dot)技术太阳能电池。该研究专桉是由义大利业者Eni透过MIT的一个太阳能研发计画所赞助。
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