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FP7

PEPDIODE — Resultado resumido

Project ID: 256672
Financiado con arreglo a: FP7-ENERGY
País: Alemania

Tecnología solar inspirada en la naturaleza

Siguiendo el ejemplo de la naturaleza, unos científicos utilizaron péptidos y componentes fotosintéticos, el lugar de materiales semiconductores, para convertir la luz en carga eléctrica dentro de celdas fotovoltaicas. De este modo se espera obtener celdas mucho más delgadas y ligeras que los paneles solares actuales que, a la larga, puedan aprovecharse para fabricar paneles más eficientes.
Tecnología solar inspirada en la naturaleza
Estos científicos, participantes en el proyecto financiado con fondos europeos PEPDIODE (Peptide-based diodes for solar cells) desarrollaron un sistema biomimético modular de moléculas que actúen como colectores de luz y guías de electrones. Diodos a base de péptidos permitieron el flujo unidireccional de electrones. Su combinación con elementos hechos a medida que guían los electrones a los módulos fotosintéticos dio lugar a un dispositivo capaz de generar fotocorriente.

El equipo desarrolló con éxito la tecnología necesaria para sintetizar matrices densas de péptidos mediante una impresora láser de péptidos. También consiguió fabricar diez mil péptidos por centímetro cuadrado (cm2) y transferirlos a un soporte sólido receptor. Además, los socios consiguieron acoplar las matrices de péptidos a un chip de medición. Consiguieron también la primera prueba de concepto relativa a la síntesis de matrices de péptidos de alta densidad (25 millones/cm2) en cavidades pequeñas.

Concretamente, los científicos produjeron una superficie nanoestructurada con 10 000 puntos/cm2 de un fluoróforo aminoácido sintético que puede absorber luz en longitudes de onda específicas. Cabe destacar que crearon un proceso para producir superficies de oro sobre electrodos de píxel individuales con un contacto eléctrico excelente con el componente metal-óxido-semiconductor complementario (CMOS), lo que representa un gran logro, ya que el oro no es compatible con el procesamiento de CMOS. El chip fue capaz de medir simultáneamente las características I-V de todos los péptidos de la matriz.

Los investigadores desarrollaron andamios de proteínas y secuencias de péptidos que se pueden utilizar para fijar cromóforos y centros de reacción a distancias entre sí definidas. Estos se pueden utilizar también para el automontaje de centros de reacción artificiales, unidades colectoras de luz y diodos basados en péptidos a distancias definidas a escala subnanométrica, lo que hace posible, en definitiva, contar con económicas celdas fotovoltaicas modulares autoensambladas donde la mayoría de las piezas de los módulos están formados en Escherichia coli.

El equipo de trabajo también utilizó pequeñas moléculas expresadas por recombinación para encontrar moléculas que transfieren los estados excitados a los cromóforos cercanos. Además, investigó una pequeña molécula que puede coordinar un par de clorofilas similares al par especial en los centros de reacción del fotosistema.

La tecnología de PEPDIODE abrirá la puerta a las celdas fotovoltaicas orgánicas de alta eficiencia y bajo coste para producir electricidad de forma mucho más económica que las centrales eléctricas convencionales y con grandes beneficios para el medio ambiente.

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Palabras clave

Péptidos, celdas fotovoltaicas, PEPDIODE, biomimético, colectores de luz
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