Development of a Chloroplastmimic Photovoltaics

Abstract

葉綠體乃是最有效率之太陽能轉換工廠，若能以人工方式將葉綠體之能量轉換機制加以應用，或將是新能源的開發方向之一。本研究規劃以三年時間，開發一仿葉綠體機制之新光電池技術。本研究第一年規劃仿照生物體細胞膜離子擴散作用與離子幫浦的機制，製作具有類似細胞膜中離子通道性質之人工薄膜，探討離子通過奈米孔洞薄膜之特性，並修正Fick』s Law，使其能適用於具奈米孔洞薄膜之離子擴散作用。實驗規劃則是製作微電化學槽，以奈米孔洞薄膜隔離不同濃度的溶液，再藉由溶液的濃度梯度變化以，使離子通過薄膜中的奈米孔洞，用以觀測離子在奈米孔洞之擴散及離子幫浦之機制並驗證修正後之擴散模式。又由於擴散所導致之滲透電流與孔洞大小有關，孔洞之孔徑超過某一大小，則無明顯之滲透電流。因此本研究擬以孔洞大小當做變數，以半導體二極體之機制來模擬奈米孔洞薄膜之離子穿透機制可。第二年將著重於製作仿葉綠體機制之新太陽能電池，其中二氧化鈦結合奈米碳管將做為分解水成為氫離子與氫氧離子之酵素，陽極氧化鋁膜結合CNT 則做為葉綠囊壁，藉由氫離子通過奈米孔洞薄膜之擴散作用，產生電流。第三年之規劃乃是延續前兩年之成果，進一步發展由太陽光直接驅動之平面顯示技術。