Ученые разработали технологию создания солнечных батарей с использованием микроскопических диатомовых водорослей. Статья с описанием нового метода опубликована в журнале ACS Nano. Основные принципы изложены в сообщении Университета штата Орегон.
Диатомовые водоросли, или диатомеи, представляют собой одноклеточные организмы, покрытые кремниевой оболочкой. Оболочка диатомей может включать в свою структуру различные частицы, расположенные регулярно. Авторы новой работы предположили, что оболочки диатомовых водорослей могут лечь в основу солнечных элементов, использующих сенсибилизированные красители.
Электрический ток в солнечных элементах этого типа возникает при попадании солнечного излучения на молекулы красителей, встроенных в слой диоксида титана. Диоксид титана с вкраплениями красителей нанесен на стеклянную основу.
Ученые научились собирать батареи не технологическим, а биологическим путем. Диатомей выращивают в специальных условиях так, чтобы их оболочки "впитали" молекулы титана. Затем суспензию водорослей наносят на прозрачную стеклянную подложку и дают им осесть. Содержимое клеток уничтожается специальной обработкой. На стекле остаются только кремниевые "скелетики", нашпигованные титаном.
На следующей стадии процесса подложку обрабатывают реактивом, который приводит к образованию диоксида титана, образующего наночастицы. В результате всех этих манипуляций стеклянная основа батареи оказывается покрыта пленкой диоксида титана. После добавления молекул красителей конструкция батареи будет полностью завершена.
Новая технология значительно дешевле, чем методы сборки батарей, используемые в настоящее время. Солнечные элементы на основе сенсибилизированных красителей считаются перспективной заменой "обычным" кремниевым батареям. Широкому внедрению таких батарей мешает один недостаток - реакция красителя с солнечным светом катализируется платиной. Недавно группа исследователей предложила использовать вместо платины углеродные нанотрубки.