Forskere fra det amerikanske forskningsuniversitet MIT har udviklet en solcelle, der reparerer sig selv, når Solens stråler har nedbrudt den.

Solcellen er opbygget af en kompleks struktur af molekyler, der er i stand til ikke alene at omdanne sollys til energi, men også til at skille og samle sig selv ved hjælp af et overfladeaktivt stof.

Ideen til solcellen har forskergruppens leder Michael Strano fået ved at skele til naturens fotosyntese, hvor træers blade genbruger sine proteiner hvert 45. minut, skriver MIT News Office.

Det, der sker i planten, er, at den reaktive ilt, som sollys producerer, får proteinerne i planten til at falde fra hinanden. Men alligevel samler proteinerne sig hurtigt igen og fortsætter som om intet var hændt. Det sker i kloroplasten inde i plantecellerne, hvor fotosyntesen sker.

»Kloroplast er en enestående maskine, der fortærer kuldioxid og bruger lys til at producere glukose,« siger Michael Strano, som herefter har arbejdet på at efterligne denne proces for at forhindre en for tidlig alderdom for solceller.

Nogle af Solens stråler er nemlig ikke kun skadelige for mennesker. Solceller af for eksempel polymerer nedbrydes af gradvist, og effektiviteten nedsættes derfor tilsvarende.

Derfor har forskerne produceret små diske af syntetiske fosforlipider, som andre molekyler, der reagerer på lys, kan støtte sig op ad. Disse diske bliver tilført en opløsning, der gør, at de hægter sig fast på kulstofnanorør, der i tilgift holder styr på disse diskes placering, så alle reaktionscentrene er eksponeret for solstrålerne på samme tid. Desuden har de styr på de elektroner, som bliver slået løs af de reaktive molekyler.

Teoretisk virkningsgrad på 100 procent
I alt er der syv komponenter til stede i løsningen, inklusive kulstofrørene, fosforlipiderne og proteinerne til reaktionscentrene, og ifølge Michael Strano er det det mest komplekse system til dato, der kan samle sig selv og blive til en fungerende energihøster.

Hans forventning er, at solcellens virkningsgrad kan komme helt op i nærheden af 100 procent, hvilket nutidens solceller ligger langt fra. I første omgang satser han dog 'kun' på 40 procent.

Som et selvsamlende puslespil
Tricket er, at når et overfladeaktivt stof bliver tilført komplekset, sammen med eventuelle erstatningsproteiner for ødelagte, fjerner de syv komponenter sig fra hinanden som sæbe på fedt. I stedet bliver de til en suppeagtig opløsning.

Når så forskerne fjerner stoffet igen ved hjælp af en membran, samler delene sig igen og bliver til en splinterny solcelle.

»Det er ligesom et puslespil, du kaster op i luften og som kommer ned samlet,« siger Michael Strano til BBC.

Teknologien skal afhjælpe den naturlige nedbrydning som Solen forårsager på solceller, der ikke er lavet af silicium, og som kan sænke solcellernes virkningsgrad til en tiendedel af deres oprindelige effektivitet.

»Inden for solenergi er der fokus på den umiddelbare effektivitet, men få stiller spørgsmål til, hvad der sker efter flere timer eller uger,« siger Michael Strano ifølge The Engineer og understreger, at for fotoelektrokemiske solceller er det et spørgsmål om få timer, før effektiviteten begynder at falde.

»Den menneskelige tilgang ville være at bortfiltrere Solens skadende virkning, men naturen udnytter i stedet hele solens spektrum, og genopbygger så de dele, der bliver beskadiget,« siger han.

Forskerne håber på, at have en prototype klar om to-tre år. Foreløbig har de udviklet en celle i laboratoriet, som de har kørt igennem flere cyklusser af nedbrydning og opbygning gennem en periode på 14 timer. Inden for dette tidsrum oplevede forskerne ingen forringelse af virkningsgraden.