Исследователи продемонстрировали крошечные солнечные элементы, длина которых всего несколько нанометров, но при таких размерах они способны самостоятельно восстанавливаться, поддерживая выработку электричества из солнечного света на заданном уровне даже в случае продолжительного использования элементов.
Элементы способны просто собирать недостающие части из протеинов, углеродных нанотрубок и других материалов. По словам разработчиков новой технологии, процедура самовосстановления позволяет выпускать солнечные панели с существенно более долгим сроком эксплуатации.
"Изменение дизайна и повышение эффективности солнечных элементов - это одна из наиболее быстро развивающихся областей науки, отчасти это происходит из-за того, что солнечный свет - это дешевый и практически нескончаемый вид энергии", - говорит Майкл Страно, инженер-химик из Массачусетского технологического института.
По его словам, солнечный свет, соединяясь с молекулами воздуха, действует очень негативно на поверхность солнечных панелей, поэтому в обычных условиях срок жизни панели сравнительно недолгий. "По такому же признаку на солнце желтеет и бумага, здесь тоже сказывается деструктивная природа солнечного света и воздуха", - говорит он.
"Это напоминает гонку, когда ученые по всему миру пытаются сделать ячейки рекордной емкости и эффективности, но лишь немногие задумываются над тем, что происходит с солнечной панелью, когда она работает на протяжении многих месяцев", - говорит ученый.
Теперь исследователи разнообразили фотосинтетическую реакцию таким образом, чтобы она смогла продлевать жизнь панелей. За прообраз была взята реакция обычного фотосинтеза в природе. В синтетической реакции принимают участие те же липиды, присутствующие в живых клетках и также крошечные углеродные нанотрубки, играющие роль каркаса и позволяющие восстанавливать электрические свойства панелей. Также ученые добавили молекулы ПАВ, способные разрушать определенные соединения, разбивая их на нужные молекулы.
В результате, у исследователей получилась синтетическая и автономная структура, способная сама восстанавливать свою поверхность в масштабах нескольких нанометров. Здесь липиды помещались на нанотрубки с одной стороны и на центры реакции с другой. Поступающий свет собирался в центре реакции, выбивая электроны, которые направлялись на липиды на нанотрубках. Из данных электронов вырабатывался электрический ток.
Для того, чтобы стабилизировать реакцию, ученые добавили несколько поверхностно-активных веществ.
