به گزارش روز يكشنبه گروه علمي ايرنا از ستاد ويژه توسعه فناوري نانو رياست جمهوري، با افزايش روزافزون جمعيت جهان، مسئله انرژي يكي از مهم‌ترين مسائل پيش روي بشر در 50 سال آينده خواهد بود.
اغلب انرژي‌هاي موجود نيازمند احتراق سوخت‌هاي فسيلي هستند. استفاده از سوخت‌هاي فسيلي منجر به توليد گاز دي‌اكسيد كربن و پديده گرمايش زمين مي‌شود. نور خورشيد بهترين منبع انرژي براي جايگزيني سوخت‌هاي فسيلي است. خورشيد ده هزار برابر انرژي مصرفي بشر را تأمين مي‌كند.
انرژي خورشيدي به‌وسيله سلول‌هاي خورشيدي مي‌تواند به انرژي الكتريكي تبديل شود. تاكنون انواع مختلفي از سلول‌هاي خورشيدي با بازدهي‌هاي متفاوت توليدشده‌است. تلاش‌ها براي كاهش هزينه‌هاي ساخت سلول‌هاي خورشيدي و همچنين معرفي نسل‌هاي جديد آن در سراسر جهان در حال انجام است.
دكتر راحله محمدپور محقق دانشگاه صنعتي شريف با ارائه توضيحات اوليه در خصوص سلول‌هاي زيستي، در رابطه با اهداف دنبال شده در اين طرح گفت:سلول‌هاي خورشيدي زيستي نسل جديدي از سلول‌هاي خورشيدي لايه‌نازك هستند كه ساختار و عملكرد آن‌ها شبيه به برگ درخت است.در واقع در اين نوع سلول‌ها با استفاده از پروتئين‌هاي حساس به نور، يك نوع برگ درخت مصنوعي توليد مي‌شود.
وي افزود:هدف از انجام اين طرح بهبود عملكرد تبديل انرژي سلول‌هاي خورشيدي زيستي با استفاده از مواد فعال نوري زيستي جديد بوده است.سلول‌هاي خورشيدي توليدشده در اين طرح هزينه توليد به‌مراتب پايين‌تري نسبت به سلول‌هاي خورشيدي نسل‌هاي قديمي‌تر دارند و بازدهي تبديل انرژي آن‌ها نسبت به سلول‌هاي خورشيدي زيستي گزارش شده بالاتر است. به‌علاوه، به دليل اينكه بخش اعظمي از اين سلول‌ها از نانوذرات پروتئيني ساخته شده اند، از خود خاصيت خود ترميم شوندگي بروز مي‌دهند.
به گفته محمد پور در اين طرح از مولكول‌هاي فعال نوري زيستي شامل پروتئين باكتريورودوپسين (استخراج شده از نوعي باكتري) و پروتئين فلورسانس سبز (توليد شده به‌صورت نوتركيب) جهت به دام انداختن نور استفاده شده است. جي اف پي نيز يك پروتئين فلورسانس موجود در عروس دريايي است كه در سلول‌هاي خورشيدي زيستي توليد شده در اين طرح، استفاده شده است. استفاده از پروتئين‌هاي زيستي علاوه بر اينكه امكان سازگاري با محيط زيست را فراهم مي‌كند، پتانسيل خود ترميم شوندگي را نيز مطابق با گونه‌هاي طبيعي مهيا مي‌كند.
عضو هيأت علمي دانشگاه صنعتي شريف تصريح كرد: در طي اين پژوهش، الكترود نانوساختاري بر پايه‌ي نانوذرات دي‌اكسيد تيتانيوم به‌عنوان بستر انتقال الكترون و نانوالياف اكسيد تيتانيوم جهت افزايش پراكندگي نور در الكترودها تهيه شده است. سپس پروتئين‌هاي فعال نوري باكتريورودوپسين و پروتئين از منابع موردنظر استخراج شده و بر روي الكترود نانوساختار ساخته شده در مرحله قبل تثبيت شده است. در ادامه از الكترود ساخته شده جهت ساخت سلول خورشيدي زيستي استفاده شده است. در انتها سلول خورشيدي توليد شده‌ي نهايي مشخصه يابي و بهينه‌سازي شده است.
وي ادامه داد:حساس سازي فتوالكترود با پروتئين مقاوم باكتريوريداپسين منجر به توليد سلول خورشيدي زيستي با بازده 1 درصد شده است. استفاده از پروتئين فلورسانس سبز در كنار ٰ باكتريوريداپسين بازده سلول خورشيدي را تا بيش از 1/2 افزايش داده است.
اين تحقيقات حاصل تلاش‌هاي دكتر راحله محمدپور- عضو هيأت علمي دانشگاه صنعتي شريف- سجاد جان‌فزا- دانشجوي مقطع دكتراي دانشگاه تربيت مدرس- و مهدي زين‌الديني- عضو هيأت علمي دانشگاه صنعتي مالك اشتر- است.
نتايج اين كار در مجلهBiomass and Bioenergy (جلد 87، سال 2016، صفحات 35 تا 38) به چاپ رسيده است.
علمي(1)**1023**1440
تهران-ايرنا-محققان دانشگاه صنعتي شريف به صورت آزمايشگاهي سلول هاي خورشيدي زيستي را به كمك پروتئين‌هاي موجود در عروس دريايي بهينه كرده‌اند. با بهينه‌سازي هرچه بيشتر تبديل انرژي، اين نوع سلول‌ها در آينده‌اي نزديك مي‌توانند جايگزين سلول‌هاي خورشيدي نسل قديمي‌تر شوند.
