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细菌也能作太阳能电池 光转化电流密度创纪录

2018-07-10 13:48:36

据加拿大不列颠哥伦比亚大学(UBC)官网近日消息,该校研究人员开发了一种便宜且可持续的方法,利用细菌将光转化为能量来制造太阳能电池,这种新电池产生的电流密度比以前此类设备更强,且在昏暗光线下的工作效率与在明亮光线下一样。

研究人员表示,要在北欧和不列颠哥伦比亚省这样阴雨天气比较多的地方广泛采用太阳能电池,这项创新迈出了重要一步。随着技术进一步发展,这类由活体有机物制成——源于生物的(biogenic)太阳能电池效率可媲美传统太阳能电池板内使用的合成电池。

以前建造源于生物的电池时,采取的方法是提取细菌光合作用所用的天然色素,但这种方法成本高且过程复杂,需要用到有毒溶剂,且可能导致色素降解。

为解决上述问题,研究人员将色素留在细菌中。他们通过基因工程改造大肠杆菌,生成了大量番茄红素。番茄红素是一种赋予番茄红色的色素,对于吸收光线并转化为能量来说特别有效。研究人员为细菌涂上了一种可以充当半导体的矿物质,然后将这种混合物涂在玻璃表面。他们采用涂膜玻璃作为电池阳极,生成的电流密度达0.689毫安/平方厘米,而该领域其他研究人员实现的电流密度仅为0.362毫安/平方厘米。

项目负责人、UBC化学和生物工程系教授维克拉姆帝亚·亚达夫表示:“我们记录了源自生物的太阳能电池的最高电流密度。我们正在开发的这些混合材料,使其可通过经济且可持续的方法制造,且最终效率能与传统太阳能电池相媲美。”

亚达夫相信,这一工艺会将色素的生产成本降低10%。他们的终极梦想是找到一种不会杀死细菌的方法,从而无限地制造色素。此外,这种源于生物的材料还可广泛应用于采矿、深海勘探以及其他低光环境等领域。

总编辑圈点

太阳能,对地球来说,是来自恒星的馈赠。但利用太阳能的一大前提条件是——晴天。问题来了,那些动不动就阴云连绵的地方要怎么办?于是,科学家们在细菌上动起了脑筋,用基因工程改造细菌,让细菌生产能够吸收光线并转化为能量的色素,再把细菌们和矿物质混合起来涂在玻璃表面,变身成“活”的太阳能电池板。这种电池板在昏暗光线下工作效率也不低。这种小生物,为人类解决了大麻烦。以后,搞不好可以在低光环境中玩转太阳能了。(刘霞)

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