Бактеріальні чорнило допомогли надрукувати сонячні батареї на папері

Дослідники навчилися друкувати на струменевому принтері сонячні панелі, в яких активним елементом є бактерії, що розщеплюють воду за рахунок фотосинтезу. Для створення таких панелей можна використовувати комерційно доступні струменеві принтери, а в якості підкладки підходить папір, повідомляється в дослідженні, опублікованому в журналі.

Сонячна енергетика вже розглядається не в якості перспективної технології, а як повноцінний спосіб видобутку електроенергії. За підсумками 2016 року темпи розвитку сонячних електростанцій навіть обійшли темпи розвитку вугільних. Але, незважаючи на великі успіхи, сонячна енергетика поки ще має і безліч проблем. Виробництво сонячних панелей вимагає застосування складних технологічних процесів і дорогих матеріалів, а в деяких випадках і дорогої утилізації після використання.

Крім панелей на основі штучних матеріалів вчені працюють і в області біофотовольтаїки. Як джерело електричного струму такі пристрої використовують бактерії. Ці бактерії під дією світла розщеплюють молекули води на молекулярний кисень, іон водню і електрон, що потрапляє в електричний ланцюг через анод. На катоді відбувається зворотна реакція, і іон водню, що пройшов через протонну мембрану, об'єднується в киснем і електродом з катода в молекулу води. Незважаючи на те, що в цій області вже є чимало працюючих прототипів, процес виробництва таких сонячних панелей поки ще досить складний.

Дослідники під керівництвом Пітера Ніксона (Peter Nixon) з Імперського коледжу Лондона створили нову технологію, що дозволяє спростити процес створення біофотовольтаїчних панелей і зробити його масштабованим. Для цього вони вирішили використовувати друк на звичайних струменевих принтерах. Вчені розробили два види чорнил: один складався з ціанобактерій роду, другий з багатостінних вуглецевих нанотрубок. Цими чорнилом вчені надрукували на папері біофотовольтаїчну комірку класичного типу. Електроди були надруковані чорнилом з нанотрубок, а робоча зона - бактеріями в спеціальному середовищі. Зверху осередок накривався гідрогелем, який служив як сполучником анода і катода, так і джерелом води і необхідних речовин для бактерій.

Таким методом дослідники надрукували кілька прототипів сонячних панелей. Об'єднавши дев'ять комірок в єдину схему вони змогли запитати простий годинник з рідкокристалічним екраном і світлодіод. Вчені вважають, що, незважаючи на сильно обмежений за часом ресурс бактерій, вони мають і переваги перед звичайними сонячними панелями, оскільки можуть виробляти струм навіть у відсутності світла.

Нещодавно дві інші групи дослідників представили технології друку електронних пристроїв за допомогою струменевого принтера. Одна група навчилася друкувати таким методом базові напівпровідникові прилади, наприклад, транзистори, а інша створила за допомогою принтера гнучкі механічні сенсори розтягнення.