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MIT利用活體病毒改造碳納米管太陽能電池

發(fā)布時間:2011-05-05 來源:SEMI

新聞事件:
  • 美國麻省理工學(xué)院的研究人員表示活體病毒可提高幾乎三分之一的電池效率
事件影響:
  • 這種納米管增強(qiáng)型太陽能電池將可進(jìn)軍2011年估計規(guī)模達(dá)1,560億美元的微生物技術(shù)產(chǎn)品市場

美國麻省理工學(xué)院(MIT)的研究人員表示,活體病毒可用于將高導(dǎo)電性碳納米管安裝到染料敏化太陽能電池(dye sensitized solar cells)的正極結(jié)構(gòu)中,電池效率可因此提高幾乎三分之一。

染料敏化太陽能電池為一種光電化學(xué)系統(tǒng),是由位于光敏正極與電解質(zhì)之間的半導(dǎo)體元件材料制成的。覆蓋著染料的納米二氧化鈦(titanium dioxide)會吸收太陽光,并將電子釋放到正極中。然后那些電子會被收集起來用以驅(qū)動負(fù)載,然后經(jīng)由負(fù)極回到電解質(zhì)中,如此不斷循環(huán)。MIT研究人員表示,通過病毒使碳納米管和正極交織在一起,就能將染料敏化太陽能電池的轉(zhuǎn)換效率由8%以下,提高到10.6%以上。

該研究團(tuán)隊是由MIT教授Angela Belcher所率領(lǐng),成員包括博士研究生Xiangnan Dang與Hyunjung Yi ,以及另外兩位教授Paula Hammond與Michael Strano 。

Belcher此前已經(jīng)證實了一種名為M13的病毒,可刺激“氫經(jīng)濟(jì)(hydrogen economy)”并催生薄膜電池。而該團(tuán)隊的最新研究成果,則是首次利用病毒來分離出太陽能電池內(nèi)的納米管,以避免納米管凝集一成團(tuán)或?qū)е露搪贰?每個病毒可以在約有300個肽分子(peptide molecules)的一個區(qū)域內(nèi),吸附10個納米管,然后這種經(jīng)過基因工程改造的病毒會分泌出二氧化鈦涂層。

如果這種新技術(shù)實驗室以外的地方也能成功,這種納米管增強(qiáng)型太陽能電池將可進(jìn)軍2011年估計規(guī)模達(dá)1,560億美元的微生物技術(shù)產(chǎn)品市場。根據(jù)市場研究機(jī)構(gòu)BCC Research的預(yù)測,該市場規(guī)模在2016年還可成長至2,590億美元以上。

所謂的微生物技術(shù)產(chǎn)品,包括天然酵母、釀造啤酒,以及諸如MIT所研發(fā)的M13基因工程微生物,可應(yīng)用在胰島素、生物柴油以及冶金產(chǎn)品(metallurgical products.)等。

M13病毒由一條標(biāo)準(zhǔn)DNA序列(圖右方的線圈)組成,上面吸附著在碳納米管(灰色),并將其維持在固定位置。而附著在染料分子(紅色)上的二氧化鈦涂層(黃色) ,則環(huán)繞著病毒與碳納米管。

Belcher表示,MIT所研發(fā)的這項新技術(shù),只需在染料敏化太陽能電池的工藝中添加一個簡單的步驟,也能適用其他類型的有機(jī)與量子點(quantum-dot)技術(shù)太陽能電池。
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