25.04.2011

Испытаны вирусные солнечные батареи

Фотоэлектрические панели, активный слой которых собран генетически запрограммированными вирусами, — на треть эффективнее обычных. Это показал необычный эксперимент, проведённый в США.

Анжела Белчер (Angela Belcher) и её коллеги из Массачусетского технологического института генетически изменили вирус M13, заставив его работать микроскопическим роботом-сборщиком.

В первой фазе процесса вирусы захватывали однослойные углеродные нанотрубки (по 5-10 штук каждый) при помощи сотен своих пептидных молекул, а затем равномерно располагали на поверхности, создавая сеть сборщиков электронов. Её задача — принимать заряды от активного вещества и передавать их на контакты батареи.

Ранее учёные уже пробовали использовать нанотрубки как средство транспорта электронов в толще солнечной батареи. Но для полного успеха необходимо было преодолеть препятствие: нанотрубки должны сформировать разветвлённую проводящую структуру без комков и слипаний (они снижают общий эффект). Именно тут пригодилась ловкость вирусов-сборщиков. (Удобно также, что процесс шёл в водной среде и при комнатной температуре.)

Но на монтаже «электросети» работа вирусов не закончилась. Изменив кислотность среды, учёные включили в тех же вирусах вторую заложенную генными инженерами программу. Теперь M13 занялись «высадкой» непосредственно у нанотрубок тончайшего покрытия из диоксида титана.

Финальный штрих (ещё некоторые ингредиенты), и в результате у Белчер получилась батарея на основе сенсибилизированных красителей. Такие солнечные элементы вообще-то не отличаются высоким КПД, но зато они очень дёшевы, потому в этой области в последнее время ведётся немало работ.

Филигранный «узор» из нанотрубок и тесно контактирующих с ними наночастиц TiO₂ позволил порождаемым светом электронам беспрепятственно добираться до места назначения. Эффективность новых батарей оказалась равна 10,6% против 8% у обычных сенсибилизированных панелей без нанотрубок. (Детали — в статье в Nature Nanotechnology и пресс-релизе института.)

Это серьёзное улучшение, учитывая, что вирусы и нанотрубки составляли 0,1% по весу от всей панели. При этом авторы технологии говорят, что её можно приспособить для модификации и других перспективных типов солнечных батарей — органических, на базе квантовых точек и так далее.

Интересно, что ранее та же Анжела Белчер на опыте показала, как с помощью генетически запрограммированных вирусов можно повысить эффективность литиевых аккумуляторов.

Леонид Попов

Источники:

1. MEMBRANA