Солнечная энергетика на основе… шпината
У современных фотоэлектрических солнечных панелей две главные неприятности, это производительность и стоимость. Исследователи из университета Вандербильта в Нэшвилле США придумали, как заметно повысить эффективность ячеек, не повышая значительно их стоимости.
Научная несколько под управлением Дэвида Клиффела (David Cliffel) и Кэйна Дженнингса (Kane Jennings) отыскала метод превзойти способности кремния, соединив его с органическим веществом – белком растительного происхождения. Ими создан биогибридный солнечный элемент, что может создавать значительно больше энергии, чем это было доступно ранее. При успешном развитии изучений, они смогут привести к созданию более недорогих и действенных солнечных батарей.
Посредством изумительного инструмента фотосинтеза природа действенно преобразовывает и накапливает энергию Солнца. Люди пока только пробуют сделать что-то подобное.
Приблизительно лет 40 назад был выделен белок Photosystem 1 (PS1), талантливый преобразовывать солнечный свет в электричество кроме того по окончании того, как его извлекают из живой клетки. Данный белок трудится достаточно действенно, преобразовывая в электричество практически целый солнечный свет. Его к.п.д. приближается к немыслимой цифре 100%, в то время как у самых лучших полупроводниковых фотоэлектрических панелей данный показатель ниже 40%.
Вторая превосходная для человека особенность белка – его доступность. Протеин PS1 возможно извлечь фактически из любого растения, к примеру, из листьев шпината.
Но реализовать потенциальные возможности выяснилось непросто. Удельная производительность биогибридных устройства на базе белка до сих пор ниже, чем у кремниевых ячеек. Плотность энергии на единицу площади у существующих коммерческих полупроводниковых элементов существенно выше, чем у биогибридных экспериментальных панелей.
Помимо этого белок сохраняет рабочие свойства довольно недолго. Максимум, чего смогли добиться ученые к 2010 году, это девять месяцев устойчивой работы, что стало важным прорывом на фоне предшествующих достижений — сроков в пара недель.
Ученые пробовали создать узкую пленку из белка на железных подложках. Но результатов, разрешающих рассчитывать на появление коммерческих разработок, они достигли, в то время, когда в качестве подложки применяли кремний.
Разработка создания биогибридной солнечной панели приблизительно следующая. Водный раствор белка наносят на подложку и выпаривают воду в вакууме. Остается слой толщиной приблизительно в 100 молекул PS1, талантливый преобразовывать солнечную энергию.
Неприятность заключалась в том, что молекулы белка, в отличие от природного варианта, распределялись хаотично и были ориентированы в различные стороны. Виду того, что на финишах молекул образуются противоположные заряды, не получалось взять большой направленный электрический ток.
Кремний разрешает перемещаться электронам только в одном направлении. В следствии удалось достигнуть плотности тока 850 микроампер на квадратный сантиметр при напряжении 0,3 вольта. Эти значения в два раза превышают прошлые успехи.
Ученые уверены в том, что при достаточных размерах из панели уже сейчас способны обеспечить едой маленькие электроприборы.
Исследователи подали заявку на получение патента на собственный изобретение и взяли два гранта, каковые разрешат продолжить работу и создать рабочий прототип. Согласно их точке зрения, им удастся создать коммерческую разработку в течение трех лет.
По данным Vanderbilt University
