红外叶绿素可以增强太阳能电池

2018-01-22 08:02:02

作者:Kate McAlpine大自然仍然有很多东西教我们如何利用太阳的能量最新的教训来自生活在澳大利亚鲨鱼湾的古代叠层石它们的蓝细菌含有一种新发现的叶绿素 - 第五种已知的 - 在红外和红外部分吸收太阳光它可以用来帮助太阳能电池将更多的光转化为电能叠层石是最原始的生命形式之一,化石记录可追溯到34亿年前它们的分层结构是通过沉积物捕获蓝藻来建立的 Stromatolites明显受到无防御藻类垫上的动物进化的影响,现在只能在这些动物稀少的恶劣环境中发现 - 包括非常咸的鲨鱼湾澳大利亚悉尼大学的陈敏和她的同事们在那里寻找有趣的叶绿素,因为它们所居住的水 - 以及将它们排出的被困沉积物 - 过滤掉大部分到达叠层石的可见光蓝藻该团队怀疑蓝藻在吸收红外线辐射时可能比平均水平更好他们的预感被证明是正确的,但他们发现了一种全新的叶绿素 - 叶绿素f - 由一种尚未命名的丝状细菌制成由于来自太阳的一半以上的光以红外波长进入,光伏电池板的制造商一直致力于将太阳能电池可以吸收的光谱区域扩展到红色以外 “大自然可以使用这种简单的叶绿素修饰来获得更多的阳光,”陈说 “为什么我们不能从中吸取教训”麻省理工学院的张曙光认为,他和他的同事可以做的不仅仅是学习叶绿素 - 他们可以直接使用它 Zhang先前的工作包括使用菠菜叶中的蛋白质制作太阳能电池这些被称为光系统I的蛋白质包含大约200个聚光叶绿素分子的阵列,这些分子使用光子释放电子以将二氧化碳固定成糖如果没有立即从光系统中收集电子以用于太阳能电池,它将与其孔重新组合 - 它留下的正电荷区域 - 并重新发射新的光子但在Zhang的设置中,光系统固定在能够将电子转移到金属上的半导体纳米线上,使光系统I工作,产生电流伦敦帝国理工学院的詹姆斯巴伯说,为这些类型的太阳能电池添加不同类型的叶绿素是有道理的 “拥有一系列具有不同吸收特性的不同叶绿素,可以捕获更多可行的太阳光谱,”他说 “这对于光伏电池和人工光合作用技术的设计非常重要”张同意:“它就像一个更广泛的网捕获更多的鱼”他目前正与洛桑瑞士联邦理工学院的MichaelGrätzel合作,低成本的染料敏化太阳能电池,使用无机分子染料以与叶绿素相同的方式吸收光两人正在探索细胞的新模型是否可以使用蓝细菌光系统从进化的观点来看,新叶绿素的发现也很重要:主导早期地球的厌氧细菌吸收了红外波长,但今天的氧气细菌往往生活在可见光谱上 “很少有'桥接生物'的例子可以吸收到700到800纳米的区域,”巴伯说期刊参考:Science,DOI:10.1126 / science.11​​91127关于这些主题的更多信息: