Samoskładające się ogniwa fotowoltaiczne

Systemy przechwytywania światła mogą być niszczone właśnie przez światło. Spada wtedy efektywność działania solarów. Naukowcom z MIT udało się opracować technologię samoskładania i powtarzalnych cykli montażu – demontażu światłoczułych komórek. Tu nie ma mowy o obniżeniu efektywności działania ogniw fotowoltaicznych.

Wynalazcy nie musieli daleko szukać inspiracji. Rozwiązanie znaleźli w świecie roślin. Okazało się, że panele słoneczne mogą pracować lepiej, a efektywność ich działania może być dużo bardziej stabilna, jeśli zastosuje się system, który już od milionów lat z powodzeniem sprawdza się w procesie fotosyntezy.

Cukierniczki pełne dzięki fotosyntezie

Rośliny poradziły sobie ze spadkiem efektywności działania systemów fotosyntetycznych przez ciągły rozkład i ponowne składanie tworzących je elementów. Rozpad białkowych cząstek zaangażowanych w fotosyntezę zachodzi pod wpływem wytwarzanych podczas procesu reaktywnych form tlenu. Później te same elementy zaczynają się organizować w struktury, które niczym nie odbiegają od tych, które uległy rozpadowi. Proces rozpadu białek i ich ponownej organizacji zachodzi w chloroplastach – składnikach komórek odpowiedzialnych za przeprowadzenie fotosyntezy.

Kosmiczne bziki Ziemian

System wynaleziony przez pracowników MIT działa podobnie. Dodatkowo wykorzystuje nanocząstki. Uczeni wytworzyli fosfolipidowe dyski, w których znajdują się światłoczułe elementy białkowe – rzeczywiste centra pobierania energii świetlnej. Fosfolipidowe „platformy” z białkowymi centrami pod wpływem światła spontanicznie i samodzielnie przyłączają się do węglowych nanorurek. Te ostatnie stabilizują zaś całą aktywną fotowoltaicznie strukturę. Biorą też udział w przechwytywaniu i przesyłaniu energii.

Brak światła wpływa na spadek efektywności działania całej konstrukcji, ponieważ platformy energetyczne zaczynają się rozpadać. Pojawienie się światła prowadzi do ponownej samoorganizacji cząstek.

I tak – nieco paradoksalnie – stabilność efektywności uzyskano dzięki zdestabilizowaniu budowy elementów odpowiedzialnych za przechwytywanie światła i jego konwersję do energii elektrycznej.

Roboty będą spijać ropę z morz i oceanów

Naukowcom zaangażowanym w budowę samoorganizujących się baterii słonecznych udało się utrzymać efektywność pracy ogniw fotowoltaicznych na stałym poziomie przez 14 godzin trwania eksperymentu. System montażu-demontażu oparty na roślinnym okazał się bardzo skuteczny.

Większa wydajność pracy paneli słonecznych i niższe koszty ich wytworzenia – to teoretyczne plusy wdrożenia nowego systemu. Teoretyczne, ponieważ jak na razie dzięki zastosowaniu opisywanej technologii udało się uzyskać wprawdzie naprawdę dobrą, stałą wydajność pracy ogniw fotowoltaicznych, ale bardzo mało energii elektrycznej.