Солнечные панели научились восстанавливать сами себя

Исследователи продемонстрировали крошечные солнечные элементы, длина которых всего несколько нанометров, но при таких размерах они способны самостоятельно восстанавливаться, поддерживая выработку электричества из солнечного света на заданном уровне даже в случае продолжительного использования элементов.

Элементы способны просто собирать недостающие части из протеинов, углеродных нанотрубок и других материалов. По словам разработчиков новой технологии, процедура самовосстановления позволяет выпускать солнечные панели с существенно более долгим сроком эксплуатации.

"Изменение дизайна и повышение эффективности солнечных элементов - это одна из наиболее быстро развивающихся областей науки, отчасти это происходит из-за того, что солнечный свет - это дешевый и практически нескончаемый вид энергии", - говорит Майкл Страно, инженер-химик из Массачусетского технологического института.

По его словам, солнечный свет, соединяясь с молекулами воздуха, действует очень негативно на поверхность солнечных панелей, поэтому в обычных условиях срок жизни панели сравнительно недолгий. "По такому же признаку на солнце желтеет и бумага, здесь тоже сказывается деструктивная природа солнечного света и воздуха", - говорит он.

"Это напоминает гонку, когда ученые по всему миру пытаются сделать ячейки рекордной емкости и эффективности, но лишь немногие задумываются над тем, что происходит с солнечной панелью, когда она работает на протяжении многих месяцев", - говорит ученый.

Теперь исследователи разнообразили фотосинтетическую реакцию таким образом, чтобы она смогла продлевать жизнь панелей. За прообраз была взята реакция обычного фотосинтеза в природе. В синтетической реакции принимают участие те же липиды, присутствующие в живых клетках и также крошечные углеродные нанотрубки, играющие роль каркаса и позволяющие восстанавливать электрические свойства панелей. Также ученые добавили молекулы ПАВ, способные разрушать определенные соединения, разбивая их на нужные молекулы.

В результате, у исследователей получилась синтетическая и автономная структура, способная сама восстанавливать свою поверхность в масштабах нескольких нанометров. Здесь липиды помещались на нанотрубки с одной стороны и на центры реакции с другой. Поступающий свет собирался в центре реакции, выбивая электроны, которые направлялись на липиды на нанотрубках. Из данных электронов вырабатывался электрический ток.

Для того, чтобы стабилизировать реакцию, ученые добавили несколько поверхностно-активных веществ.