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能量轉換效率最佳的碳納米管光電化學太陽能電

作者:admin????來源:未知????發布時間:2022-01-14 09:13????瀏覽量:
布滿磷脂盤狀物(phospholipiddisks)的碳納米管,能讓太陽能電池具有自我修正(self-repairing)的功用,就像是植物行光合用處。這種光電化學(photoelectrochemical)太陽能電池是由美國麻省理工學院(MIT)的研討人員所開發,其動力轉化功率聲稱可到達現在效能最佳之固態太陽能光電板的兩倍。


以人工方式進行的太陽能轉化,以及自然界的太陽能轉化,兩者間的重要不同之處,在于工程師會為太陽能電池做防護,以防止固態無機資料的逐步劣化;而自然界的太陽能轉化,是經過光合用處,來預防并修正不可防止的液態有機資料損壞。

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在自然界,運用永續性太陽能的事例不乏其人;舉例來說,能讓樹葉進行光合用處的有機化合物,經常會受到陽光的損壞,但樹葉有自我修正機制。經過對可以不斷更新其太陽能轉化燃料機制的生物性光合用處過程之研討,科學家們現在已經有自信能制作出仿照該種自我修正能力的太陽能電池。


MIT的研討人員并沒有聲稱已經破解光合用處的秘密,但表明已可以仿照植物的自我修正機制,不斷充實其能量收集技能。


光合用處過程包括一些內建的機制,植物內部以化學為根底的動力引擎,會周期性地分解為根本的功用區塊(buildingblocks),然后那些更新過的元素會再重組成全新的引擎。依據MIT教授MichaelStrano的說法,植物會每個小時履行以上的程序,更新并循環其基于蛋白質的光合用處功用,使其以最佳功率持續運作。


Strano所開發的辦法,具有一種會仿照光合用處程序可逆性、叫做磷脂的合成性盤狀分子,該種分子每一個都具有能將光線轉化成電流的內部反響中心;當把該種分子與碳納米管混合到溶液中,盤狀分子會圍繞著碳納米管自我拼裝。因為碳的導電性比金屬好,當曝露在陽光下時,奈米管會進步釋入盤狀分子的電子之傳輸率。


而在盤狀分子的內部,Strano的團隊利用了會自我拼裝成光線收集器的、由七種不同元素組成的化合物,建立了相似光合用處的循環性機制。經過添加一相似除油劑的接性劑,一切化合物組合會裂解為原來的元素;若再用過濾器將溶液中的接性劑去除,那些原始元素又會再次自我拼裝成太陽能電池。


與現在性能最佳的、動力轉化功率不到20%的固態太陽能電池比較,MIT研討人員開宣布的液態光電化學電池,轉化功率聲稱可到達40%;研討人員并表明,開發濃度更高的碳納米管與盤狀分子組合,可望能將這種太陽能電池的功率進一步進步。

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