2011-04-30 19:20:18| 人氣1,329| 回應0 | 上一篇 | 下一篇

科學家成功利用病毒提升染料敏化太陽能電池效率

上網時間: 2011年04月28日

美國麻省理工學院(MIT)的研究人員發現，可將活生生的病毒應用在染料敏化太陽能電池(dye sensitized solar cells)的製程中，把高導電性碳奈米管安裝在電池的正極結構中，並因此能將電池效率提高至少三分之一。

染料敏化太陽能電池為一種光電化學(photo-electro-chemical)系統，在光敏正極與電解質之間置放半導體元件；覆蓋著染料的二氧化鈦(titanium dioxide)奈米粒子會吸收太陽光，並將電子釋放到正極中。然後那些電子會被收集起來用以啟動電流，然後由負極送回到電解質中，如此不斷循環。

而MIT的研究人員表示，透過控制病毒來將正極與奈米管交纏在一起，就能將染料敏化太陽能電池的轉換效率由8%以下，提升到超過10.6%。該研究團隊是由MIT教授Angela Belcher所率領，成員包括博士候選人Xiangnan Dang與Hyunjung Yi ，以及另兩位教授Paula Hammond與Michael Strano 。

Belcher先前就曾證實過有一種名為M13的病毒，可激勵「氫經濟(hydrogen economy)」並催生薄膜電池；而該團隊的最新研究成果，則是首見利用病毒來分隔太陽能電池內的奈米管，以避免奈米管叢聚或導致短路。每隻病毒可以在約有300個胜肽分子(peptide molecules)的一個區域內，托住10個奈米管，然後這種經過基因改造工程的病毒會分泌出二氧化鈦塗層。

如果這種新技術能成功脫離實驗室階段，該種奈米管強化太陽能電池將可搶攻估計2011年市場規模可達1,560億美元的微生物(microbial)技術產品市場；根據市場研究機構BCC Research的預測，該市場規模在2016年還可成長至2,590億美元以上。

所謂的微生物技術產品，涵蓋天然酵母、釀造啤酒，以及像是MIT所研發的M13基因工程微生物，可應用在胰島素、生質柴油以及冶金產品(metallurgical products.)等商業用途。

20110428_virus_NT03P1.jpg

M13病毒由一條DNA鏈(圖右方的線圈)組成，會附著在碳奈米管(灰色)上，並將其維持在固定位置；而附著在染料分子(紅色)的二氧化鈦塗層(黃色)，則環繞著病毒與碳奈米管
（圖片來源：Matt Klug, Biomolecular Materials Group, MIT）