Forskere dyrker solcellekomponenter i tobaksplanter

(PhysOrg.com) -- Over milliarder af år, planter har udviklet meget effektive sollysopsamlende systemer. Nu, forskere forsøger at udnytte de finjusterede systemer i tobaksplanter for at bruge dem som byggesten i solceller. Forskere forudser, at teknikken kan føre til produktion af billige, biologisk nedbrydelige solceller.

I en nylig undersøgelse, videnskabsmænd fra UC Berkeley ledet af Matt Francis har demonstreret, hvordan man programmerer tobaksplanter til at drage fordel af den effektive måde, de indsamler sollys på. I stedet for at forsøge at omprogrammere alle cellerne i en moden tobaksplante, forskerne gensplejsede en virus kaldet tobaksmosaikvirus til at gøre arbejdet for dem. Forskerne sprøjtede den modificerede virus på en afgrøde af tobaksplanter, og virussen fik plantecellerne til at producere masser af kunstige kromoforer, som omdanner fotoner fra sollys til elektroner.

For at kromoforerne skal virke, imidlertid, de skal have en nøjagtig afstand fra hinanden - omkring to eller tre nanometer. Lidt tættere på eller længere fra hinanden, og den elektriske strøm vil enten blive standset, eller elektronerne vil være meget svære at høste.

Heldigvis, tobaksplanteceller har udviklet sig til rumkromoforer på denne nøjagtige afstand, stille dem op i en lang spiral, der er hundredvis af nanometer lang. Ved at udnytte denne struktur, forskerne kunne drage fordel af milliarder af års evolution til at dyrke strenge af kromoforer med perfekt afstand.

"I løbet af milliarder af år, evolutionen har etableret præcis de rigtige afstande mellem kromoforer for at give dem mulighed for at indsamle og bruge lys fra solen med uovertruffen effektivitet, " sagde Francis.

Da de modificerede tobaksplanter ikke selv producerer elektricitet, forskerne skal høste planterne og udvinde kromoforstrukturerne. Derefter, forskerne kan opløse strukturerne i en flydende opløsning, og sprøjt derefter opløsningen på et glas- eller plastsubstrat for at skabe en solcelle. Indtil nu, forskerne har endnu ikke påvist, at de resulterende solceller kan omdanne lys til elektrisk energi.

Sammenlignet med traditionelle solceller, dem fremstillet af planter kan have flere potentielle fordele. For eksempel, de kræver ikke brug af giftige kemikalier, de er biologisk nedbrydelige, og de er billige at producere. På den anden side, biobaserede solceller ville sandsynligvis have en kortere levetid end siliciumsolceller.

Ud over at bruge tobak, forskerne viste også, hvordan man manipulerer E coli bakterier til at producere kromoforstrukturer. I dette tilfælde, forskerne brugte ikke en virus, men modificerede bakterierne direkte.

© 2010 PhysOrg.com