Durch den Einsatz von Bakterien, die Licht in Energie umwandeln, kann Solarenergie an trüben Orten mehr Verbreitung finden Quelle: © FotoAndalucia / Fotolia
Forscher an der Universität von British Columbia haben eine kostengünstige und nachhaltige Möglichkeit gefunden, Solarzellen aus Bakterien zu bauen, die Licht in Energie umwandeln.
Ihre Batterien produzieren mehr Strom als frühere Geräte und sind bei schwachem Licht und starkem Licht genauso wirksam.
Diese Innovation kann mit der Weiterentwicklung dieser Solarzellen in Teilen von British Columbia und der nordischen weit verbreiteten Annahme von Solarenergie für Schritt in diesen Orten, bewölkte Tage sind häufig sein - weil sie von Organismen zusammengesetzt sind biogene genannt werden - Kann so effizient werden wie synthetische Batterien, die in herkömmlichen Solarmodulen verwendet werden.
Führende das Projekt UBCs Chemie- und Bioingenieurwesen Professor Vikramäditya Yadav sagte: ‚Wir ein altes Problem gelöst, die Solar Richtung wirtschaftlicher genommen ein wichtiger Schritt.‘
Die Solarzelle die Eckpfeiler der Sonnenkollektoren sind. Sie sind verantwortlich für das Licht in elektrischen Strom umzuwandeln. Effort herzustellen biologische vorher für eine Solarzelle fokussierte bakterielle Photosynthese natürliches Pigments zur Extraktion. Dies ist ein teurer und komplexer Prozess, mit toxischen Lösungsmitteln und Kann zu Farbstoffabbau führen.
UBC Forscher Lösung ist, dessen Aufenthalt in der Bakterien E. coli genetisch manipulierte zu färben, große Mengen von Lycopin zu erzeugen, - das Pigment erscheint rot-orange Tomaten, Ernte Lichtenergie in den Energieaspekt ist insbesondere dann Effektiv: Die Forscher beschichteten die Bakterien mit Mineralien, die als Halbleiter verwendet werden könnten, und applizierten die Mischung auf die Glasoberfläche.
Das Konzeptdiagramm zeigt, dass die Anode einer Solarzelle aus biologischem Material besteht, das von orangefarbenen kugelförmigen Bakterien produziert wird, die mit Titandioxid-Nanopartikeln auf der Oberfläche, die Lycopin produziert, beschichtet sind. (Foto / Vikramaditya Yadav) Beschichtetes Glas wirkt als die Anode an einem Ende der Zelle und sie erzeugen eine Stromdichte von 0,686 mA pro Quadratzentimeter, was eine Verbesserung gegenüber den 0,362 mA darstellt, die von anderen auf diesem Gebiet erzeugt wurden.
Yadav sagte: "Wir haben die höchste Stromdichte von Bio-Solarzellen gemessen. Die Hybridmaterialien, die wir entwickeln, können wirtschaftlich und nachhaltig hergestellt werden. Und nach vollständiger Optimierung können sie mit der gleichen Effizienz wie herkömmliche Solarzellen arbeiten."
Die Kosteneinsparungen sind schwer abzuschätzen, aber Yadav glaubt, dass der Prozess die Kosten der Pigmentproduktion auf ein Zehntel reduzieren kann.Yadav sagt, dass der "Heilige Gral" einen Weg finden wird, Bakterien zu töten, so können Bakterien dies tun Produzieren Pigmente unbegrenzt.
Er fügte hinzu, dass diese Biomaterialien andere potenzielle Anwendungen im Bergbau, in der Tiefsee-Exploration und in anderen Schwachlichtumgebungen haben.
Unfalleinkommen
Wie viele frühere wissenschaftliche Entdeckungen, ist diese Forschung auch zufällig. "Unsere anfängliche Motivation war, kleine Fabriken von Bakterien zu entwickeln, um große Mengen Lycopin und andere Carotinoid-Moleküle zu produzieren, um Nahrungsergänzungen zu machen", sagte Yadav. Unser Team hat bei der Lagerung des neu produzierten Lycopins mit Herausforderungen zu kämpfen.
Das Lycopin wird in Klarglasflaschen gespeichert, werden sie schnell abgebaut, so dass die Forscher die undurchsichtigen Flaschen ersetzt. Lösen Sie das Problem, aber diese Erkenntnis zu mehr wissenschaftliche Fragen führten die Forscher dann eröffnet der neue Weg zu erkunden ‚in der Chemie, Abbau bedeutet in der Regel Freisetzung von Elektronen, dachten wir, :? Wenn die Elektronenemissionsrate hoch genug ist, nicht in der Lage ist, ein messbares Strom, es zu produzieren‘, sagte Yadav.
"Ein Student im Forschungsteam, nachdem er die Veränderung des Lycopins in einer transparenten Flasche gesehen hatte, sagte laut:" Kann Lycopin in der Sonne so leicht abgebaut werden? Was wäre, wenn wir es in eine Solarzelle einbringen würden? "Dieses Problem hat unser Interesse an der Entwicklung farbstoffsensibilisierter Solarzellen geweckt", erinnert sich Yadav. "Die Entscheidung, Mineralbeschichtungen direkt auf Bakterien anzuwenden, ist ein Glücksspiel, und dieses Spiel wird endlich belohnt. Es ist ein großer Verbündeter von Wissenschaftlern. Wir sind sehr dankbar für diese unerwartete Entdeckung und den neugierigen Studenten, denn er fragte: "Warum kann ich es nicht versuchen?"
