英属哥伦比亚大学的研究人员发现了一种廉价、可持续的方法，利用将光转化为能量的细菌来制造太阳能电池。电池产生的电流比之前从这种设备上记录到的任何电流都要强，在昏暗的光线下工作效率和在明亮的光线下一样高。这种创新可能是在不列颠哥伦比亚省和北欧部分地区更广泛地采用太阳能的一个步骤，在那里，阴云密布的天空很常见。随着进一步的发展，这些太阳能电池——因为它们是由生物构成的而被称为“生物成因”，可以像传统太阳能电池板上使用的合成电池一样高效。
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领导该项目的UBC化学和生物工程部门教授Vikramaditya Yadav教授说：我们对一个唯一问题的解决方案是使太阳能更加经济的一个重要步骤。太阳能电池是太阳能电池板的基石，其工作是把光转换成电流。以前建造生物太阳能电池的努力集中在提取细菌用于光合作用的天然染料上。这是一个昂贵而复杂的过程，涉及有毒溶剂，并可能导致染料降解。UBC研究人员的解决方案是将染料留在细菌中。通过基因改造大肠杆菌来产生大量的番茄红素（一种能使番茄红橙色的染料）并且在吸收光线转化为能量时特别有效。
研究人员在细菌表面涂上一种可以作为半导体的矿物质，并将这种混合物涂在玻璃表面。在电池一端，涂层玻璃作为阳极，它们产生的电流密度为每平方厘米0.686毫安——这是对该领域其他人实现的0.362改进。研究记录了一种生物太阳能电池的最高电流密度，正在开发的这些混合材料可以以经济和可持续的方式生产，如果进行充分的优化，就可以达到与传统太阳能电池相当的效率。成本节约是很难估计的，但Yadav认为，这个工艺将染料生产成本降低到原来的十分之一。最重要的是找到一种不会杀死细菌的方法，这样细菌就可以无限期地产生染料。这些生物成因材料在采矿、深海勘探和其他低光环境中还有其他潜在的应用。
这是可用于光伏应用的转基因生物材料制造的概念证明，大肠杆菌是第一个通过基因工程从植物中表达类胡萝卜素生物合成途径的基因工程。这种修饰产生了一种过度产生光活性色素番茄红素的菌株。通过一种色氨酸介导的超分子界面，将产生的二氧化钛纳米颗粒涂上二氧化钛纳米颗粒，随后将产生的生物材料（cells@TiO2）作为阳极，在I/I3的染料敏化太阳能电池中产生一个优秀的光伏（PV）响应。这项研究为发展绿色、廉价、易于制造的生物光电材料和下一代有机光电奠定了坚实的基础。
博科园-科学科普｜参考期刊：Small
研究来自：不列颠哥伦比亚大学
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