德国鲁尔-波鸿大学研发出生物基太阳能电池

  德国鲁尔-波鸿大学（RUB）研究人员已经开发出一种生物基太阳能电池。 它们嵌入两种蛋白质光系统1和2在植物中负责光合作用，进入复杂分子内部开发从而产生一种有效的电子电流。

以来自分析化学及电化学科学系中心（CES）Dr Wolfgang Schuhmann 教授和来自植物生物化学系Dr Matthias Rogner教授为主的研究小组已经在“应用化学”上发表了一份报告。

光系统1和2在叶子上能够有效的利用光能，这需要把二氧化碳转化为氧气和生物质。 从另一方面讲Bochum研究人员基于生物的太阳能电池是要产生电力而不是生物质。 Rogner教授的团队从生活在日本温泉的嗜热蓝藻中分离出两个光系统。

由于它们的栖息地和行为，它们的光系统比在不极端的环境条件下生存的物种的蛋白质更稳定。 Schuhmann教授的研究小组研发出复杂的电子导电材料，也被称为氧化还原水凝胶。 研究者将光系统嵌入进这些水凝胶，以便将它们连接到光伏电池的电极。

生物基太阳能电池的结构

该电池是由两个腔室组成。 在第一腔室中蛋白质光系统2从水分子中提取电子，从而产生氧气。 第一腔室中的电子通过氧化还原水凝胶迁移到电极，该电极连接到第二腔室中的电极。

第二腔室中的电极经由光系统1上不同氧化还原水凝胶传导电子。在那里电子传递给氧然后生成水。 然而只有依靠光能光系统的这些过程才能进行。 因此在暴露在光线下，封闭系统内将产生连续的电流。

提高效率

为了将太阳能转换成电能，两个电极之间必须有电位差。 Bochum研究人员已经通过不同潜在的氧化还原水凝胶建立这种差异。 这种潜在差异决定了生物太阳能电池的电压，最终影响它的效率。目前，生物基太阳能电池每平方厘米的效率为几个纳瓦。

“该系统可以被认为半人工发展的一个蓝图，其中光合作用中的自然光系统用于光驱动产生类似于氢气的二次能源载体。”Rogner教授说。