گروهي از محققان موسسه فناوري ماساچوست با استفاده از ويروس‌هاي کوچک و بهره‌گيري از توانايي آنها در آرايش دقيق، روش جديدي براي افزايش بهره تبديل انرژي در پيل‌هاي خورشيدي يافته‌اند.
تحقيق جديد محققان MIT مبتني بر اين واقعيت است که نانولوله‌هاي کربني مي‌توانند بهره جمع‌آوري الکترون‌ها از سطح پيل‌هاي خورشيدي را افزايش دهند. با اين حال تلاش‌هاي قبلي براي استفاده از نانولوله‌ها با دو مشکل مواجه بوده است.
اول اينکه در فرايند توليد نانولوله‌ها مخلوطي از دو نوع نانولوله فلزي و نيمه‌رسانا توليد مي‌شود. در اين تحقيق براي اولين بار نشان داده شده است که نانولوله‌هاي نيمه رسانا بهره پيل‌هاي خورشيدي را افزايش مي‌دهند، در حالي اثر نانولوله‌هاي فلزي برعکس است.
مشکل دوم تمايل نانولوله‌ها به تجمع کنار يکديگر است که اين امر کارايي آنها را کاهش مي‌دهد. اينجاست که ويروس‌ها به‌کار مي‌آيند. اين محققان دريافتند که نوع تغييريافته‌اي از يک ويروس به نام M13 که به‌طور معمول باکتري‌ها را آلوده مي‌کند، مي‌تواند آرايش نانولوله‌ها را روي سطح کنترل کند. اين ويروس با جدا نگهداشتن نانولوله‌ها از يکديگر، از ايجاد اتصال کوتاه در مدار پيل خورشيدي جلوگيري کرده و از تجمع نانولوله‌ها ممانعت به‌عمل مي‌آورد.
اين پژوهشگران براي بررسي اثر اين ويروس از نوعي پيل خورشيدي به‌نام پيل خورشيدي حساس‌شده رنگي استفاده کردند که به‌جاي سيليکون از دي‌اکسيد تيتانيوم ساخته مي‌شود. با افزودن ساختارهاي حاوي ويروس ذکر شده، بهره تبديل انرژي پيل خورشيدي حدود يک سوم بهبود يافته و از 8 درصد به 6/10 درصد افزايش يافت.
اين افزايش قابل ملاحظه در کارايي پيل خورشيدي زماني اتفاق مي‌افتد که تنها 1/0 درصد از وزن کلي پيل را ويروس‌ها و نانولوله‌ها تشکيل مي دهند.
اين ويروس‌ها دو عملکرد مختلف را اعمال مي‌کنند. آنها داراي پروتيئن‌هاي کوتاهي به‌نام پپتيد هستند که مي‌توانند به‌شکلي محکم به نانولوله‌هاي کربني پيوند يافته و آنها را از هم دور نگهدارند. هر ويروس مي‌تواند تا 10 نانولوله را در جاي خود نگهدارد که در اين حالت هر نانولوله به حدود 300 مولکول پپتيد متصل شده است. از سوي ديگر اين ويروس به‌نحوي طراحي شده است که مي‌تواند يک روکش از جنس دي‌اکسيد تيتانيوم که جزء کليدي پيل خورشيدي حساس‌شده رنگي است، روي نانولوله‌ها توليد کند. بدين ترتيب دي‌اکسيد تيتانيوم در تماس نزديک با نانولوله‌ها قرار مي‌گيرد که نقش انتقال‌دهنده الکترون‌ها و هدايت آنها به سمت جمع‌کننده الکترون را ايفا مي‌کنند.
جزئيات اين کار در مجله Nature Nanotechnology منتشر شده است.
http://web.mit.edu/newsoffice/2011/solar-virus-0425.html
تحقيق جديد محققان MIT مبتني بر اين واقعيت است که نانولوله‌هاي کربني مي‌توانند بهره جمع‌آوري الکترون‌ها از سطح پيل‌هاي خورشيدي را افزايش دهند. با اين حال تلاش‌هاي قبلي براي استفاده از نانولوله‌ها با دو مشکل مواجه بوده است.
اول اينکه در فرايند توليد نانولوله‌ها مخلوطي از دو نوع نانولوله فلزي و نيمه‌رسانا توليد مي‌شود. در اين تحقيق براي اولين بار نشان داده شده است که نانولوله‌هاي نيمه رسانا بهره پيل‌هاي خورشيدي را افزايش مي‌دهند، در حالي اثر نانولوله‌هاي فلزي برعکس است.
مشکل دوم تمايل نانولوله‌ها به تجمع کنار يکديگر است که اين امر کارايي آنها را کاهش مي‌دهد. اينجاست که ويروس‌ها به‌کار مي‌آيند. اين محققان دريافتند که نوع تغييريافته‌اي از يک ويروس به نام M13 که به‌طور معمول باکتري‌ها را آلوده مي‌کند، مي‌تواند آرايش نانولوله‌ها را روي سطح کنترل کند. اين ويروس با جدا نگهداشتن نانولوله‌ها از يکديگر، از ايجاد اتصال کوتاه در مدار پيل خورشيدي جلوگيري کرده و از تجمع نانولوله‌ها ممانعت به‌عمل مي‌آورد.
اين افزايش قابل ملاحظه در کارايي پيل خورشيدي زماني اتفاق مي‌افتد که تنها 1/0 درصد از وزن کلي پيل را ويروس‌ها و نانولوله‌ها تشکيل مي دهند.
اين ويروس‌ها دو عملکرد مختلف را اعمال مي‌کنند. آنها داراي پروتيئن‌هاي کوتاهي به‌نام پپتيد هستند که مي‌توانند به‌شکلي محکم به نانولوله‌هاي کربني پيوند يافته و آنها را از هم دور نگهدارند. هر ويروس مي‌تواند تا 10 نانولوله را در جاي خود نگهدارد که در اين حالت هر نانولوله به حدود 300 مولکول پپتيد متصل شده است. از سوي ديگر اين ويروس به‌نحوي طراحي شده است که مي‌تواند يک روکش از جنس دي‌اکسيد تيتانيوم که جزء کليدي پيل خورشيدي حساس‌شده رنگي است، روي نانولوله‌ها توليد کند. بدين ترتيب دي‌اکسيد تيتانيوم در تماس نزديک با نانولوله‌ها قرار مي‌گيرد که نقش انتقال‌دهنده الکترون‌ها و هدايت آنها به سمت جمع‌کننده الکترون را ايفا مي‌کنند.
جزئيات اين کار در مجله Nature Nanotechnology منتشر شده است.
http://web.mit.edu/newsoffice/2011/solar-virus-0425.html
هیچ نظری موجود نیست:
ارسال یک نظر