Следующего поколения солнечных элементов, имитирующих фотосинтез с биологическим материалом может придать новый смысл термина «зеленые технологии». Добавив белок бактериородопсин (БР) в перовскитных солнечных батарей повышает эффективность устройства в серии лабораторных тестов, по данным Международной группы исследователей.
«Эти результаты открывают путь к освоению дешевле, более экологичны bioperovskite солнечных батарей», — сказал Шашанк Прия, помощник вице-президента по исследованиям и профессор материаловедения в Университете штата Пенсильвания. «В будущем, мы, по существу, может заменить несколько дорогостоящих химикатов внутри солнечные батареи с относительно дешевле натуральных материалов.»
Перовскит солнечные батареи, названная за свои уникальные кристаллические структуры, которые эффективно поглощает видимый свет, являются предметом интенсивных исследований, поскольку они предлагают более эффективной и менее дорогостоящей альтернативой для традиционных кремниевых солнечных технологий.
Наиболее эффективным перовскита солнечных батарей может преобразовать 22 на 23 процента солнечного света в электричество. Исследователи обнаружили, что добавление БЗ протеина в перовскитных солнечных элементов повышенной эффективности устройств от 14,5 до 17 процентов. Они сообщили их заключения в Американского химического общества журнал ACS применяемых материалов и интерфейсов.
Исследование представляет в первый раз ученые показали, что добавил биологических материалов для перовскитных солнечных батарей может обеспечить высокую эффективность. Будущие исследования могут привести к еще более эффективным bioperovskite материалами, утверждают исследователи.
«Предыдущие исследования уже достигли 8 или 9 процентов эффективности за счет смешивания определенных белков внутри Солнечной клеточных структур», — сказала Прия, со-ведущий автор исследования. «Но ничего не приблизилось к 17%. Эти выводы очень важны».
Коммерческие солнечные батареи состоят из сотен или тысяч отдельных солнечных элементов, поэтому даже небольшое повышение эффективности может привести к реальной экономии, по мнению исследователей.
Подражая природе
Рисование на природе, исследователи стремились улучшить производительность фотоэлементов из перовскита через Ферстер резонансного переноса энергии (fret), механизм для передачи энергии между парой фоточувствительных молекул.
«Механизм Лада была вокруг в течение долгого времени», — сказал Venkatesan Renugopalakrishnan, профессор Северо-Восточного университета и Детского госпиталя Бостона, Гарвардский университет, и со-ведущий автор на изучении. «Это, кажется, быть основой фотосинтеза и могут быть найдены в технологии, такие как беспроводная передача энергии, и даже в животном мире в качестве механизма связи. Мы используем этот механизм, чтобы попытаться создать мир био-вдохновил систем, которые имеют потенциал, чтобы превзойти либо неорганических или органических молекул».
Бр белков и перовскита материалы имеют аналогичные электрические свойства, или запрещенные зоны. Совместив эти пробелы, ученые предположили, что они могли достигнуть лучшей производительности в перовскитных солнечных элементов через механизм беспокоиться.
«Солнечные батареи работают за счет поглощения световой энергии, или молекулы фотоном и создание электронно-дырочных пар», — сказал Subhabrata Дас, которые участвовали в исследовании при аспирантуре Колумбийского университета. «Путем передачи электронов и дырок в противоположных направлениях, солнечные батареи вырабатывают электрический ток, который преобразуется в электричество.»
Однако, определенный процент электрон-дырочные пары рекомбинируют, уменьшая количество производимого тока. Смешивая бр белка в перовскит солнечные батареи помогли электронно-дырочных пар лучше двигаться через устройств, уменьшения рекомбинационных потерь и повышения эффективности, утверждают ученые.
Полученные результаты могут потенциально иметь большие последствия, ведущие к дизайну других гибридных устройств, в которых искусственные и биологические материалы, по мнению исследователей.
сделать разницу: спонсорские возможности
Ответить
Хотите присоединиться к обсуждению?Не стесняйтесь вносить свой вклад!