太阳能电池突破：“人造叶子”在自己的游戏中击败了光合作用

当德国的研究小组将日本的微生物放入太阳能电池中工作时，您正在研究的是哥斯拉系列的下一次迭代，或者是太阳能电池的重大突破。如果您猜到太阳能电池就是这样。这种新的太阳能电池被描述为“人造叶子”，它以比自然界更快的速度模仿光合作用的电子转移。

整个过程的关键是一种称为光系统1（PS1）的蛋白质复合物。如果自从AP Bio以来PS1还没有越过您的雷达，在我们告诉您所有来自日本的微生物之前，让我们重新了解PS1。

RUB提供的生物基太阳能电池（经裁剪）。

光系统1和下一个太阳能电池突破

PS1的名字源于历史的怪癖。对于某些植物和藻类，有两个顺序的蛋白质系统可以使电子在光合作用的核心位置转移。电子的流动实际上始于称为光系统2的系统。

问题是为什么系列中的第二个系统被称为＃1，答案是它是第一个被发现的。

研究人员一直在修补PS1作为硅的替代品，作为通往更薄，更便宜的太阳能电池的途径。蛋白质的可更新性也是减少下一代太阳能电池生命周期足迹的一个优势。

将PS1投入使用比您想象的要难

早在2012年，CleanTechnica指出，麻省理工学院正在使用PS1的“可上漆”太阳能电池，将脚趾浸入生物光伏领域（这是人造树叶的奇特说法）。

同年，来自德国和以色列的跨国研究团队提出了一种测量PS1中光电流的方法，证明了将蛋白质复合物整合到太阳能电池中的概念证明。

研究人员面临的挑战之一是PS1是一个既具有亲水性（吸水性）又具有疏水性（耐水性）的复杂系统，这意味着它不适合静坐。

这是德国新的太阳能电池突破部分的来临。去年下半年，我们的姊妹站点Green Building Elements报告说，波鸿鲁尔大学（RUB）的研究团队正在使用PS1和PS2开发“基于生物的”太阳能电池。 。

在最新的进展中，研究小组宣布，他们已将原始概念的效率从纳瓦提高到了微瓦。那仍然是植入式医疗设备规模上的光伏电池（该团队建议将传感器植入隐形眼镜中，以防您想知道阳光应该如何到达植入式医疗设备中）。但是，这一突破对于团队而言足以预见到下一代柔性薄膜太阳能电池的应用。

通过专注于PS1完成了进度。为了适应蛋白质的分裂水体特性，研究小组开发了定制的氧化还原水凝胶，这是将酶与电极连接的电子导电凝胶。

像PS1一样，定制的水凝胶既疏水又亲水，但是可以通过改变pH值将其调整为PS1的疏水性。

当团队将PS1嵌入新的水凝胶中时，魔术发生了：

这种专门构建的环境为PS1提供了最佳条件，并克服了天然叶子中存在的动力学限制步骤。该过程产生了迄今为止对半人工生物光电极观察到的最高光电流，而电子传输速率超过了自然界中观察到的一个数量级。

根据他们对光电流的观察，研究小组预测，与潜在的更高电子传输速率相比，花生是一个数量级。

关于来自日本的细菌…

不，我们没有忘记日本的细菌。德国研究小组使用的PS1来自日本温泉中的一种嗜热（嗜热）蓝细菌。

如果蓝细菌敲响了钟声，您可能会想到通常被称为蓝绿色藻类的东西，这种藻类在藻类生物燃料领域引起了巨大轰动。正如其绰号所表明的，蓝细菌实际上并不是植物生命中的藻类。这是细菌，但可以。

得出的结论是，地球上最古老的生命形式之一开始在未来的高科技，清洁技术世界中发挥关键作用。

我们还开始看到直接的细菌对生物燃料的作用，基于微生物的燃料电池，产生生物塑料的新微生物工艺，甚至是一种自组装的可持续墨水。

另外，我们并没有忘记我们一直在关注的“其他”人造叶子。这是哈佛大学（前麻省理工学院）教授丹尼尔·诺塞拉（Daniel Nocera）的一个项目，该低成本的光化学装置旨在利用太阳能将水（甚至是脏水）分解为氢，然后将其存储并在燃料电池中使用以产生电能。

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