ساخت پیل‌های خورشیدی با قابلیت خودترمیمی

به گزارش ایسنا، این راهبرد می‌تواند به کاهش هزینه‌ها و افزایش طول عمر پیل‌های خورشیدی منجر شود.

جانگ هین چوی، استادیار دانشگاه پوردو، می‌گوید: فتوسیستم مصنوعی جدیدی را ایجاد کردیم که می‌تواند با کمک نانومواد نوری، انرژی خورشید را گرفته و به الکتریسیته تبدیل کند.

در این سیستم از خواص الکتریکی موادی موسوم به نانولوله‌های کربنی استفاده شد، این مواد به‌عنوان سیم‌های مولکولی، نورِ گیر‌افتاده در سلول‌ها را جمع‌آوری می‌کنند. ما گمان می‌کنیم که این روش قابل صنعتی شدن باشد؛ اما اینک در مرحله‌ تحقیقات پایه هستیم.

سلول‌های فتوالکتروشیمیایی، نور خورشیدی را به الکتریسیته تبدیل می‌کنند و برای انتقال الکترون و ایجاد جریان از الکترولیت استفاده می‌کنند. الکترولیت یک محلول هادی جریان الکتریکی است.

به اعتقاد جانگ هین چوی، مهم‌ترین عیب سلول‌های فتوالکتروشیمیایی، زوال آنهاست.

فناوری جدید می‌تواند بر این مشکل، همانند آنچه در طبیعت اتفاق می‌افتد، فائق آید: برای این کار، رنگ‌های جدید و سالم جایگزین رنگ‌های آسیب‌دیده‌ی نوری در سلول می‌شوند. چنین جایگزینی هر ساعت در گیاهان اتفاق می‌افتد.

سیستم ارائه‌ شده جدید، این امکان را فراهم می‌آورد که سلول‌های فتوالکتروشیمیایی به‌طور مستمر با ظرفیت کامل کار کرده و در هر لحظه همانند یک کروموفر تازه باشند. نتایج این تحقیق در نمایشگاه و کنگره بین‌المللی مهندسی مکانیک در ماه نوامبر در ونکوور کانادا ارائه شد.

نانولوله‌های کربنی به‌عنوان بستری برای قرار گرفتن رشته‌های DNA عمل می‌کنند.

رشته‌های DNA به شکلی مهندسی شده‌اند که اسیدهای نوکلئیک آن قادرند کروموفورها را شناسایی کرده، به آنها بچسبند. DNAها مولکول‌های رنگی را شناسایی کرده و به‌صورت خود به خودی خودآرایی می‌دهند.

زمانی که کروموفورها آماده‌ جایگزینی شدند، می‌توانند با افزودن رشته‌های DNA جدید که توالی نوکلئوتید متفاوتی دارند، با فرایند شیمیایی از سیستم زدوده شوند و سپس می‌توان کروموفورها را به سیستم اضافه کرد.

دو عنصر حیاتی در این فناوری تقلید از طبیعت وجود دارد: تشخیص مولکولی و شبه پایداری ترمودینامیکی و به بیان دیگر، توانایی سیستم برای انحلال مستمر و تجمع دوباره.

این پروژه در ادامه تحقیقاتی انجام شده که جانگ هین چوی پیش از این با همکاری دانشگاه ایلینویز آغاز کرده بود.

در آن کار، پژوهشگران روی کروموفورهای زیستی استخراج‌شده از باکتری تحقیق کردند.

مشکل این تحقیق آن بود که استخراج کروموفور از باکتری‌ها کاری زمان‌بر و پرهزینه‌ای بوده‌ است، اما در این روش جدید از کروموفورهای سنتزشده از پورفیرین استفاده شد.