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研究人员研究将光系统-I用作光伏电池板

<p>安德里亚斯梅尔辛麻省理工学院研究员Andreas Mershin认为,低成本的光伏电池板有朝一日可能是由植物材料制成的</p><p>他的工作是曙光张研究的延伸,该研究探讨了植物使用PS-I产生电流光通过使用森林中的松树作为灵感,Mershin能够提高效率并将设备的每个表面区域更多的PS-I复合物暴露在阳光下几年内,发展中国家偏远村庄的人们可能能够以低成本制造自己的太阳能电池板,使用其他无用的农业废弃物作为原材料这是麻省理工学院研究员安德烈亚斯·梅辛的愿景,他的工作本周出现在开放获取期刊科学报告中该工作是麻省理工学院生物医学工程中心的主要研究科学家兼副主任张曙光八年前开始的一个项目张是新教皇的高级作者与瑞士ÉcolePolytechniqueFédéraledeLausanne的Michael Graetzel一起在他的原创作品中,Zhang能够获得一个称为光系统-I(PS-I)的分子复合物,这是植物细胞中进行光合作用的微小结构Zhang及其同事从植物中获得PS-I,化学稳定化并在玻璃基板上形成一层,可以像传统的光伏电池一样在暴露在光线下时产生电流但是早期系统有一些缺点组装和稳定它需要昂贵的化学品而复杂的实验室设备更重要的是,由此产生的太阳能电池很薄弱:它的效率几个数量级太低而无法使用,这意味着它必须用高功率激光器进行喷射才能产生任何电流</p><p>现在Mershin说这个过程已经简化到几乎任何实验室都可以复制它 - 包括大学甚至高中科学实验室 - 允许res世界各地的读者开始探索这个过程并进行进一步的改进新系统的效率是以前版本的10,000倍 - 虽然只将01%的阳光能量转换为电能,但它仍然需要再改进十倍左右才能成为电力他说,实现这种效率的巨大提升的关键是找到一种方法,将每个表面区域更多的PS-I复合物暴露在阳光下</p><p>张的早期工作只是制作了一层薄薄的平面层</p><p>该材料; Mershin对新进展的启发是森林中的松树Mershin是麻省理工学院比特和原子中心的研究科学家,他注意到虽然大多数松树都有裸树干和仅有顶部的树枝,但有一些松树小树枝一直沿着树干的长度,捕捉从上面滴下的任何阳光他决定在芯片上创造一个微观森林,PS-I从上到下涂上他的“树”把这种洞察力转化为实用设备需要多年的工作,但最终Mershin能够创建一个小型的氧化锌(ZnO)纳米线森林以及涂有源自细菌的聚光材料的海绵状二氧化钛(TiO2)纳米结构纳米线不仅可以作为材料的支撑结构,还可以作为电线将分子产生的电子流传输到支撑材料层,从而可以将电路连接到电路“它就像一个电路lectric nanoforest,“他说作为奖励,氧化锌和二氧化钛 - 许多防晒剂的主要成分 - 都非常擅长吸收紫外线</p><p>这在这种情况下很有用,因为紫外线往往会损害PS-I,但在这些结构中有害的光被支撑结构吸收Mershin认为,因为他和他的同事现在已经降低了进入这些材料的进一步工作的障碍,所以应该快速提高效率的进展最终,一旦效率达到1%或2%,他他说,这将是非常有用的,因为成分非常便宜,加工过程如此简单“你可以使用任何绿色,甚至草屑”作为原料,他说 - 在某些情况下,浪费人们否则支付被拖走了 虽然离心机用于浓缩PS-I分子,但团队提出了一种通过使用廉价的膜进行过滤来达到这种浓度的方法</p><p>不需要特殊的实验室条件,Mershin说:“它可能非常脏并且仍然有效,因为大自然的设计方式大自然在肮脏的环境中工作 - 这是数十亿年来数十亿次实验的结果“因为系统非常便宜和简单,他希望这将成为”为人们提供低技术电力的一种方式“那些从未被认为是太阳能技术的消费者或生产者的人“他希望制造太阳能电池的说明很简单,可以简化为”一张卡通说明书,没有语言“是唯一可以购买的成分可能是用于稳定PS-I分子的化学物质,可以廉价地包装在塑料袋中Mershin说,在几年内,一个偏远的离网地点的村民可以“带上那个袋子,把它与任何绿色混合,然后在屋顶上涂漆”开始发电,然后可以为手机或灯笼充电今天,这些地方最广泛使用的照明来源是煤油灯笼 - “最他说:“夜间照明是摆脱贫困的第一种方式,”他补充说,因为它可以让整天在田里工作的人们在夜间阅读并接受教育,这是一种昂贵的,最不健康的“照明形式”</p><p>华盛顿大学电气工程副教授,专门研究生物纳米技术的巴巴克帕尔维兹说,这是一篇非常令人兴奋的论文,也是整合生物分子用于建造太阳能电池的一个非常好的一步</p><p>这显示了一个非常有前途和创造性的第一步建设有机光伏电池,可以使用生物(天然)生产的核心“他补充说,虽然目前的系统仍需要进一步发展,”在该领域的进一步工作c或许可以提高这些设备的稳定性和性能“来源:David L Chandler,麻省理工学院新闻办公室图片:

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