細菌也能作太陽能電池 光轉化電流密度創紀錄

2020-12-05 人民網

據加拿大不列顛哥倫比亞大學(UBC)官網近日消息,該校研究人員開發了一種便宜且可持續的方法,利用細菌將光轉化為能量來製造太陽能電池,這種新電池產生的電流密度比以前此類設備更強,且在昏暗光線下的工作效率與在明亮光線下一樣。

研究人員表示,要在北歐和卑詩省這樣陰雨天氣比較多的地方廣泛採用太陽能電池,這項創新邁出了重要一步。隨著技術進一步發展,這類由活體有機物製成——源於生物的(biogenic)太陽能電池效率可媲美傳統太陽能電池板內使用的合成電池。

以前建造源於生物的電池時,採取的方法是提取細菌光合作用所用的天然色素,但這種方法成本高且過程複雜,需要用到有毒溶劑,且可能導致色素降解。

為解決上述問題,研究人員將色素留在細菌中。他們通過基因工程改造大腸桿菌,生成了大量番茄紅素。番茄紅素是一種賦予番茄紅色的色素,對於吸收光線並轉化為能量來說特別有效。研究人員為細菌塗上了一種可以充當半導體的礦物質,然後將這種混合物塗在玻璃表面。他們採用塗膜玻璃作為電池陽極,生成的電流密度達0.689毫安/平方釐米,而該領域其他研究人員實現的電流密度僅為0.362毫安/平方釐米。

項目負責人、UBC化學和生物工程系教授維克拉姆帝亞·亞達夫表示:「我們記錄了源自生物的太陽能電池的最高電流密度。我們正在開發的這些混合材料,使其可通過經濟且可持續的方法製造,且最終效率能與傳統太陽能電池相媲美。」

亞達夫相信,這一工藝會將色素的生產成本降低10%。他們的終極夢想是找到一種不會殺死細菌的方法,從而無限地製造色素。此外,這種源於生物的材料還可廣泛應用於採礦、深海勘探以及其他低光環境等領域。

總編輯圈點

太陽能,對地球來說,是來自恆星的饋贈。但利用太陽能的一大前提條件是——晴天。問題來了,那些動不動就陰雲連綿的地方要怎麼辦?於是,科學家們在細菌上動起了腦筋,用基因工程改造細菌,讓細菌生產能夠吸收光線並轉化為能量的色素,再把細菌們和礦物質混合起來塗在玻璃表面,變身成「活」的太陽能電池板。這種電池板在昏暗光線下工作效率也不低。這種小生物,為人類解決了大麻煩。以後,搞不好可以在低光環境中玩轉太陽能了。(劉霞)

(責編:餘璐、賀迎春)

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