Odkrili samosestavljive fotocelice

Raziskovalci Michael Strano, Charles Roddney in Hilda Roddey z ameriškega MIT-a so svojo skupino podiplomskih študentov v začetku tega meseca v reviji Nature Chemistry objavili odkritje samosestavljive tehnologije fotovoltaikov. Reševali so problem preperevanja materialov na direktni sončni svetlobi, ki sčasoma zmanjša učinkovitost sončnih celic in njihov izkoristek. Kot pravi Strano, je idejo dobil pri rastlinah, kjer reaktivni kisikovi intermediati (superoksidni, peroksidni anioni, nascentni kisik) povzročajo škodo v proteinih, a jih rastline sproti vsak dan znova popravljajo.

Znanstveniki so zato izdelali sintetične fosfolipide, ki se oblikujejo v diskaste strukture. Nanje se nato obesijo druge molekule (reakcijski center), ki pretvarjajo sončno energijo v koristno. Fosfolipidi so v raztopini, kjer se spontano vežejo na ogljikove nanocevke, ki jih držijo v primernem položaju, da so vsi reakcijski centri izpostavljeni svetlobi.

Izgrajeni sistem sestoji iz sedmih različnih vrst molekul, med drugim ogljikovih nanocevk, fosfolipidov in proteinov. Iz slednjih so sestavljeni reakcijski centri, ki imajo sposobnost spontanega sestavljanja. Ko so v raztopino dodali surfaktant, je zaradi spremenjene površinske napetosti celoten sistem razpadel na sestavne dele, a se je po odstranitvi surfaktanta sam pravilno oblikoval nazaj. Sistem so v 14 urah poslali skozi več ciklov sestavljanja in razstavljanja brez merljivega upada učinkovitosti.

Še beseda o izkoristku. Strano pravi, da je izkoristek posameznih reakcij pretvarjanja svetlobe v električno energijo v raziskanem sistemu 40-odstoten. Ker so koncentracije v raztopini nizke, je učinkovitost za zdaj zelo nizka. Sedaj raziskujejo, kako bi povečali koncentracijo aktivnih komponent v raztopini, ne da bi uničili sposobnost samosestavljanja. Naravna fotosinteza, ki jo tu poizkušajo posnemati, čeravno ta s svetlobno energijo proizvaja kemijsko (ogljikove hidrate) in ne neposredno električne energije, je za razliko od splošnega prepričanja prav tako neučinkovita, saj v povprečju izkoristi dva odstotka vpadne svetlobe.