美國普渡大學研制出具有自我修復能力的新型太陽能電池

美國普渡大學研究人員研發出一種新型太陽能電池，該電池可利用碳納米管和DNA技術模擬植物光合系統，實現自我修復，旨在延長太陽能電池組件的使用壽命并降低成本。

該大學機械工程助理教授Jong Hyun Choi稱，通過光學納米材料制造出人工光合系統，用于收集太陽能并轉換為電能。在電池的設計上則采用具有特殊電學性能的單壁碳納米管作為光電池的“分子導線”（molecular wires）。

常用光電化學電池將太陽光轉換為電能，利用液態電解質傳遞電子，從而產生電流。然而，這種電池含有名為載色體（chromophores）的吸光染料，該染料作用與葉綠素相似，在吸收陽光后會逐漸失去活性。而該新型電池具有模擬植物每小時進行自我再生的特征，通過利用單壁碳納米管的特殊電學性能對被光破壞的染料進行更新，可實現滿負荷持續供電。

碳納米管作為工作平臺起著錨定DNA鏈的作用，而DNA鏈在改造后可識別并依附于載色體。該系統在DNA識別染料分子后會自動開始自我組裝。載色體在更新時，利用具有不同核苷酸序列的新DNA鏈產生化學反應的方法，將受損染料分子替換為新載色體。

對植物自我修復機制模擬技術而言，有兩大因素至關重要：分子識別與熱力學亞穩態（thermodynamic metastability）。由于天然載色體在使用時還需采取必要的細菌隔離措施，因此其利用難度較大，工業化生產成本也較高，所以可考慮使用名為卟啉的合成染料替代生物載色體。目前該方法仍處于基礎研究階段，但將來有可能實現工業化生產。