導讀：麻省理工學院的化學工程師MichaelStrano表示，他們從樹葉的光合作用和自我修復原理中得到了啟發(fā)，不再把研究的重點放在如何提高太陽能的耐用性上，決定開始嘗試設計一個損壞部分可自我替換的系統(tǒng)。

據(jù)國外媒體報道，麻省理工學院的科學家們近日借鑒樹葉光合作用發(fā)明了一種有著自我修護作用的太陽能電池。同時，這種電池可以將光像分子一樣緊緊聚齊在一起，產(chǎn)生雙倍于普通電池存儲的電量。

據(jù)悉，光合作用是通過將光能轉化為電能，繼而將電能轉化為活躍的化學能，最終將其轉化為穩(wěn)定的化學能的過程，這一過程也就為利用光合作用發(fā)電提供了基礎。由于光合作用能夠相對高效地將太陽能轉化成電能，而且在轉化的過程中僅消耗水，對環(huán)境沒有絲毫的污染，所以在其它自然能源日益匱乏，環(huán)境污染嚴重的今天，利用光合作用解決人類的能源需求問題已經(jīng)成為科學家研究的熱點問題。光合作用進行的場所是葉綠體。高等植物葉綠體的直徑為4~10μm，厚度在1~2μm之間。在葉綠體中，有幾個到幾十個基粒，每個基粒都由囊狀的結構垛疊而成，在囊狀結構的薄膜上，有進行光合作用的色素。光合作用包括兩個主要步驟：一是需要光參與的、在葉綠體的囊狀結構上進行的光反應;二是不需要光參與的、在有關酶的催化下在葉綠體基質內(nèi)進行的暗反應。光反應又分為兩個步驟：原初反應，將光能轉化成電能，分解水并釋放氧氣;電子傳遞和光合磷酸化，將電能轉化為活躍的化學能。暗反應是以植物體內(nèi)的C5化合物(1，5-二磷酸核酮糖)和CO2為原料，利用光反應產(chǎn)生的活躍的化學能，形成儲存能量的葡萄糖。雖然太陽光對樹葉的光合作用起著至關重要的作用，但強烈的紫外線也會利用粗糙的氧分子和其它破壞性分子來損壞樹葉，這時樹葉就需要不斷的建立新的光合作用反應中心來換掉被破壞的分子。

太陽能電池是通過光電效應或者光化學效應直接把光能轉化成電能的裝置，太陽光照在半導體p-n結上，形成新的空穴-電子對，在p-n結電場的作用下，空穴由n區(qū)流向p區(qū)，電子由p區(qū)流向n區(qū)，接通電路后就形成電流。這就是光電效應太陽能電池的工作原理。太陽能電池是一種由于光生伏特效應而將太陽光能直接轉化為電能的器件，是一個半導體光電二極管，當太陽光照到光電二極管上時，光電二極管就會把太陽的光能變成電能，產(chǎn)生電流。當許多個電池串聯(lián)或并聯(lián)起來就可以成為有比較大的輸出功率的太陽能電池方陣了。太陽能電池是一種大有前途的新型電源，具有永久性、清潔性和靈活性三大優(yōu)點.太陽能電池壽命長，只要太陽存在，太陽能電池就可以一次投資而長期使用;與火電、核電相比，太陽能電池不會引起環(huán)境污染;太陽能電池可以大中小并舉，大到百萬千瓦的中型電站，小到只供一戶用的太陽能電池組，這是其它電源無法比擬的。

麻省理工學院的化學工程師邁克爾?斯特拉諾(MichaelStrano)表示，他們從樹葉的光合作用和自我修復原理中得到了啟發(fā)，不再把研究的重點放在如何提高太陽能的耐用性上，決定開始嘗試設計一個損壞部分可自我替換的系統(tǒng)。

據(jù)了解，科學家們利用一個紫色細菌的光合作用反應中心來進行試驗，他們在這個結構中加入一些蛋白質和脂肪，為了可以發(fā)電還創(chuàng)造性的加入了碳納米管。科學家們?yōu)榱酥蛔屝》肿油ㄟ^這些材料，他們還將這些材料都放入了一個裝滿水的透析袋中。同時，科學家還在這些材料中添加了一種表面活性劑，這些材料由于自身的化學特性會自發(fā)的集合成一團，而且它們還會根據(jù)產(chǎn)生最大電流量的樣式自動結合。卷繞在脂肪上的支架蛋白在光合作用反應中心的幫助下會形成一些小圓盤，這些小圓盤會自動沿著碳納米管排列，繼而從光合作用中心產(chǎn)生的電流會從這些小圓盤中的小孔中穿過。當研究小組將這堆材料中的表面活性劑過濾時，他們捕捉到了由太陽光產(chǎn)生的一絲電流。這些復合材料雖然最終會失效，但它們同時也很容易就能夠“復活”。研究人員為了使混合材料工作的效率更高，持續(xù)的時間更長久，每周都會進行四次替換工作-即將這些混合在一起的材料拆開，然后再在光合作用反應中心中重新注入新的材料，這樣就可實現(xiàn)太陽能電池的自我修復工作。

研究人員表示，雖然這種太陽能電池還不能與現(xiàn)在廣泛使用的硅元素太陽能電池媲美，但硅元素太陽能電池需要經(jīng)過幾十年的研究和發(fā)展才能提高發(fā)電效率，而相同的投資如果投放在這項新式太陽能電池上，不僅在短時間內(nèi)會完成高效的發(fā)電，而且在弱光條件都可工作?？茖W家近一步表示，他們將來會嘗試從植物中提取材料來應用到這個太陽能電池中，希望這個太陽能電池早日成為真正的綠色電池。

據(jù)納米復合材料的專家杰米?格倫林(JaimeGrunlan)表示，這個技術是將大自然的“工作原理”人工化，這個研究是科學界的一項開創(chuàng)性研究。