染料敏化太陽能電池為一種光電化學(xué)系統(tǒng)，是由位于光敏正極與電解質(zhì)之間的半導(dǎo)體元件材料制成的。覆蓋著染料的納米二氧化鈦(titanium dioxide)會(huì)吸收太陽光，并將電子釋放到正極中。然后那些電子會(huì)被收集起來用以驅(qū)動(dòng)負(fù)載，然后經(jīng)由負(fù)極回到電解質(zhì)中，如此不斷循環(huán)。MIT研究人員表示，通過病毒使碳納米管和正極交織在一起，就能將染料敏化太陽能電池的轉(zhuǎn)換效率由8%以下，提高到10.6%以上。
該研究團(tuán)隊(duì)是由MIT教授Angela Belcher所率領(lǐng)，成員包括博士研究生Xiangnan Dang與Hyunjung Yi ，以及另外兩位教授Paula Hammond與Michael Strano 。
Belcher此前已經(jīng)證實(shí)了一種名為M13的病毒，可刺激“氫經(jīng)濟(jì)(hydrogen economy)”并催生薄膜電池。而該團(tuán)隊(duì)的最新研究成果，則是首次利用病毒來分離出太陽能電池內(nèi)的納米管，以避免納米管凝集一成團(tuán)或?qū)е露搪贰?每個(gè)病毒可以在約有300個(gè)肽分子(peptide molecules)的一個(gè)區(qū)域內(nèi)，吸附10個(gè)納米管，然后這種經(jīng)過基因工程改造的病毒會(huì)分泌出二氧化鈦涂層。
如果這種新技術(shù)實(shí)驗(yàn)室以外的地方也能成功，這種納米管增強(qiáng)型太陽能電池將可進(jìn)軍2011年估計(jì)規(guī)模達(dá)1,560億美元的微生物技術(shù)產(chǎn)品市場(chǎng)。根據(jù)市場(chǎng)研究機(jī)構(gòu)BCC Research的預(yù)測(cè)，該市場(chǎng)規(guī)模在2016年還可成長至2,590億美元以上。
所謂的微生物技術(shù)產(chǎn)品，包括天然酵母、釀造啤酒，以及諸如MIT所研發(fā)的M13基因工程微生物，可應(yīng)用在胰島素、生物柴油以及冶金產(chǎn)品(metallurgical products.)等。
M13病毒由一條標(biāo)準(zhǔn)DNA序列(圖右方的線圈)組成，上面吸附著在碳納米管(灰色)，并將其維持在固定位置。而附著在染料分子(紅色)上的二氧化鈦涂層(黃色) ，則環(huán)繞著病毒與碳納米管。
Belcher表示，MIT所研發(fā)的這項(xiàng)新技術(shù)，只需在染料敏化太陽能電池的工藝中添加一個(gè)簡(jiǎn)單的步驟，也能適用其他類型的有機(jī)與量子點(diǎn)(quantum-dot)技術(shù)太陽能電池。
