Сонячна батарея на бактеріях працює навіть під хмарним небом

Дослідники з Університету Британської Колумбії знайшли дешевий, стійкий спосіб побудувати сонячний елемент, використовуючи бактерії, які перетворюють світло в енергію.

Їх елемент створив струм, який сильніше, ніж будь-хто, раніше записаний з такого пристрою, і працював ефективно в тьмяному світлі, як при яскравому світлі.

Це нововведення може стати кроком до більш широкого впровадження сонячної енергії в таких місцях, як Британська Колумбія і частини Північної Європи, де поширені похмурі небеса. З подальшим розвитком ці сонячні елементи, звані «біогенними», тому що вони зроблені з живих організмів, можуть стати такими ж ефективними, як синтетичні клітини, що використовуються в звичайних сонячних батареях.

«Наше рішення унікальної проблеми B.C. є значним кроком до того, щоб зробити сонячну енергію більш економічною », - сказав Викрамадитья Ядав, професор кафедри хімічної і біологічної інженерії UBC, який очолював проект.

Сонячні елементи є будівельними блоками сонячних батарей. Вони виконують роботу з перетворення світла в електричний струм. Попередні зусилля по створенню біогенних сонячних елементів зосереджені на отриманні природного барвника, який використовують бактерії для фотосинтезу. Це дорогий і складний процес, який включає токсичні розчинники та може призвести до розкладання барвника.

Рішення дослідників UBC полягало в тому, щоб залишити барвник в бактеріях. Вони генетично модифікували E. coli для отримання великої кількості лікопіну - барвника, який дає томати їх червоно-оранжевого кольору і особливо ефективний при збиранні світла для перетворення в енергію. Дослідники покривали бактерії мінералом, який міг діяти як напівпровідник, і наносили суміш на скляну поверхню.

При покритому склі, чинному як анод на одному кінці їх осередки, вони генерували щільність струму 0,686 міліампер на квадратний сантиметр - поліпшення на 0,362, досягнуте іншими в цій галузі.

«Ми записали найвищу щільність струму для біогенного сонячного елемента», - сказав Ядав. «Ці гібридні матеріали, які ми розробляємо, можуть бути виготовлені економічно і стійко і з достатньою оптимізацією можуть працювати при порівнянній ефективності, як звичайні сонячні елементи».

Економію витрат важко оцінити, але Yadav вважає, що цей процес знижує вартість виробництва барвників приблизно на одну десяту того, що було б інакше. Святий Грааль, сказав Ядав, буде шукати процес, який не вбиває бактерії, тому вони можуть виробляти барвник на невизначений термін.

Він додав, що існують інші потенційні додатки для цих біогенних матеріалів в гірничодобувній, глибоководної розвідки і в інших середовищах з низькою освітленістю.

Дослідження було опубліковано в останньому випуску журналу Small.