普渡大学正在开发自再生太阳能电池

在未来，能够吸收日光吸收可能不会是专属于植物和太阳能电池的特征， 普渡大学 的研究人员正在开发一种能够自我修复的新型细胞。

崔钟铉（左），普渡大学机械工程系助理教授，他是研究小组的领导。普渡大学/马克-西门子提供照片

普渡 大学机械工程系助理教授崔钟炫，正在领导一个研究团队开发一种光电化学电池，它可以通过类似于植物天然的再生系统进行自我修复。

新的太阳能电池使用称为单壁碳纳米管的材料传导电能，让光电化学细胞将日光转化成电能，并使用导电液体运输电子和形成电流。

这些细胞含有色体，或吸收光的染料。色体对细胞的正常工作具有至关重要的意义，但暴露在阳光下会分解。这是常见的光电化学电池的关键缺陷，崔先生说。

“我们已经发明出人造光学系统，使用光学纳米材料获取太阳能，将其转换为电能，”崔先生说。

自我修复

为了解决这一技术缺陷， 研究人员 设计出 新型太阳能电池 ，可以不断修复自身因日光照射受损的染料。

按照设计，太阳能电池将执行两个对模仿植物的自我修复机制至关重要的过程- 分子识别和热力学亚稳态，或者说是一个系统不断打散并重新组合的能力。

碳纳米管是建立DNA链的基础。这些DNA链是根据基本组件特定的序列创建的，这使得它们可以识别并吸附到吸光染料上。

当染料分子由于阳光照射降解时，系统会添加一个具备顺序不同的组件序列的新的DNA链取代它。这使得新的染料分子的加入依然能够维持细胞结构的完整性。

采用天然染料分子带来了挑战，因为这些分子都必须提取自细菌。分子提取的过程会过于昂贵，难以大规模复制，崔先生指出。

研究小组计划使用名为卟啉的合成染料分子代替生物染料，以减少技术的总成本。

此项研究源于崔先生与来自美国麻省理工学院和伊利诺伊大学的研究人员早期合作进行的一项实验，它使用了提取自细菌的生物染料分子。

“我认为我们的方法为产业化应用提供了广阔的前景，但我们目前仍然处于基础研究阶段，”崔先生说。