การใช้แบคทีเรียที่แปลงแสงเป็นพลังงานสามารถทำให้พลังงานแสงอาทิตย์มีอยู่ในสถานที่ที่มีเมฆมากมากขึ้นที่มา: © FotoAndalucia / Fotolia
นักวิจัยจากมหาวิทยาลัยบริติชโคลัมเบียได้ค้นพบวิธีที่ไม่แพงและยั่งยืนในการสร้างเซลล์แสงอาทิตย์จากแบคทีเรียที่แปลงแสงเป็นพลังงาน
แบตเตอรี่ของพวกเขาผลิตได้มากกว่าอุปกรณ์รุ่นก่อนหน้าและมีประสิทธิภาพในการแสงจ้าและภายใต้แสงที่แข็งแกร่ง
นวัตกรรมนี้อาจเป็นขั้นตอนหนึ่งในการยอมรับพลังงานแสงอาทิตย์ในบริติชโคลัมเบียและบางส่วนของยุโรปเหนือซึ่งเป็นช่วงเวลาที่มีเมฆมากและเป็นช่วงที่มีการพัฒนาต่อไปเซลล์แสงอาทิตย์เหล่านี้เรียกว่าแหล่งชีวภาพเพราะประกอบด้วยสิ่งมีชีวิต - สามารถใช้งานได้อย่างมีประสิทธิภาพเหมือนกับแบตเตอรี่สังเคราะห์ที่ใช้ในแผงเซลล์แสงอาทิตย์แบบดั้งเดิม
Vikramaditya Yadav, ศาสตราจารย์ภาควิชาวิศวกรรมเคมีและชีววิทยาของ UBCs ซึ่งเป็นผู้นำโครงการกล่าวว่า "เราได้แก้ปัญหาโบราณและทำให้พลังงานแสงอาทิตย์กลายเป็นก้าวสำคัญในทิศทางที่ประหยัดมากขึ้น"
เซลล์แสงอาทิตย์เป็นรากฐานที่สำคัญของแผงโซลาร์เซลล์พวกเขามีหน้าที่ในการแปลงไฟเป็นพลังงานความพยายามก่อนหน้านี้ในการสร้างเซลล์แสงอาทิตย์ที่เน้นการสกัดสีธรรมชาติที่แบคทีเรียสังเคราะห์ใช้ในการสังเคราะห์แสงนี่เป็นกระบวนการที่มีราคาแพงและซับซ้อนซึ่งเกี่ยวข้องกับตัวทำละลายที่เป็นพิษและ อาจทำให้เกิดการสลายตัวของสีย้อม
สารละลายของนักวิจัยของ UBC คือการทิ้งสีย้อมไว้ในแบคทีเรียพวกเขาออกแบบทางพันธุกรรมให้เชื้อ E. coli ผลิตจำนวนมากไลโคปีนซึ่งเป็นสีที่ทำให้มะเขือเทศเป็นสีแดงส้มโดยเฉพาะอย่างยิ่งเมื่อเก็บเกี่ยวพลังงานแสงเป็นพลังงาน นักวิจัยได้ทำการเคลือบแบคทีเรียด้วยแร่ธาตุที่สามารถนำมาใช้เป็นสารกึ่งตัวนำและนำมาผสมกับผิวแก้วได้
แผนภาพแนวคิดแสดงให้เห็นว่าขั้วบวกของเซลล์แสงอาทิตย์ทำจากวัสดุชีวภาพซึ่งผลิตโดยแบคทีเรียที่เป็นลูกผสมสีส้มที่เคลือบด้วยอนุภาคนาโนไททาเนียมไดออกไซด์บนพื้นผิวที่ผลิตไลโคปีน (Photo / Vikramaditya Yadav) แก้วเคลือบทำหน้าที่เป็นขั้วบวกที่ปลายด้านหนึ่งของเซลล์และมีความหนาแน่นกระแส 0.686 mA ต่อตารางเซนติเมตรซึ่งเป็นการปรับปรุงมากกว่า 0.362 mA ที่สร้างขึ้นโดยคนอื่นในสนาม
Yadav กล่าวว่า "เราบันทึกความหนาแน่นสูงสุดของเซลล์แสงอาทิตย์ที่มีความหนาแน่นสูงสุดวัสดุไฮบริดที่เรากำลังพัฒนาสามารถผลิตได้อย่างประหยัดและยั่งยืนและหลังจากที่ได้รับการปรับให้เหมาะสมอย่างเต็มที่แล้วพวกเขาก็สามารถทำงานได้อย่างมีประสิทธิภาพเทียบเท่ากับเซลล์แสงอาทิตย์แบบดั้งเดิม"
ประหยัดค่าใช้จ่ายเป็นเรื่องยากที่จะประเมิน แต่ดัฟคิดว่ากระบวนการนี้สามารถลดต้นทุนการผลิตเม็ดสีให้เป็นหนึ่งในสิบของเดิม. ดัฟกล่าวว่า 'จอกศักดิ์สิทธิ์' จะหาวิธีที่จะไม่ฆ่าเชื้อแบคทีเรียเพื่อให้แบคทีเรียสามารถ ผลิตเม็ดสีอย่างไม่มีกำหนด
เขาเสริมว่าในการทำเหมืองแร่การสำรวจทะเลลึกและสภาพแวดล้อมที่มีแสงน้อยอื่น ๆ ที่มีการใช้งานที่มีศักยภาพอื่น ๆ ของวัสดุชีวภาพเหล่านี้
รายได้จากอุบัติเหตุ
เช่นเดียวกับการค้นพบทางวิทยาศาสตร์จำนวนมากก่อนหน้านี้ขณะที่การศึกษายังมีโอกาสที่รายได้. แรงจูงใจในการเริ่มต้นของเราคือการพัฒนาแบคทีเรีย 'โรงงานขนาดเล็กในการผลิตในปริมาณมากของไลโคปีนและโมเลกุล carotenoid อื่น ๆ เพื่อผลิตอาหารเพื่อสุขภาพ' ดัฟกล่าว. อย่างไรก็ตาม ทีมงานของเราต้องเผชิญกับความท้าทายในการจัดเก็บไลโคปีนที่สร้างขึ้นใหม่.
ไลโคปีนจะถูกเก็บไว้ในขวดแก้วใสที่พวกเขาจะลดลงอย่างรวดเร็วดังนั้นนักวิจัยแทนที่ขวดทึบแสง. แก้ปัญหา แต่การค้นพบนี้จะนำไปสู่คำถามทางวิทยาศาสตร์มากขึ้นนักวิจัยแล้วเปิดขึ้น ถนนสายใหม่ในการสำรวจในเคมีมักจะหมายถึงความเสื่อมโทรมของอิเล็กตรอนอิสระที่เราคิดว่า :? ถ้าอัตราการปล่อยอิเล็กตรอนสูงพอที่จะไม่สามารถที่จะผลิตมันปัจจุบันที่วัด 'ดัฟกล่าวว่า
"นักศึกษาในทีมวิจัยหลังจากที่ได้เห็นการเปลี่ยนแปลงของไลโคปีนในขวดโปร่งใสพูดออกมาดัง ๆ ว่า" ไลโคปีนสามารถย่อยสลายในแสงแดดได้หรือไม่ถ้าเราใส่ไว้ในเซลล์แสงอาทิตย์ 'ปัญหานี้ทำให้เราสนใจในการพัฒนาเซลล์แสงอาทิตย์ที่ไวต่อความรู้สึก' Yadav เล่าว่า 'การตัดสินใจเลือกใช้แร่เคลือบโดยตรงกับแบคทีเรียคือการเล่นการพนันและการเดิมพันครั้งนี้ได้รับรางวัลในที่สุด เป็นพันธมิตรที่ยิ่งใหญ่ของนักวิทยาศาสตร์เรารู้สึกขอบคุณมากสำหรับการค้นพบที่ไม่คาดคิดนี้และนักเรียนที่อยากรู้อยากเห็นเพราะเขาถามว่าทำไมฉันถึงไม่ลอง?
