Канадские ученые разработали солнечный элемент из модифицированных бактерий, способный эффективно работать как при ярком, так и при тусклом свете.
Сконструированная учеными из Университета Британской Колумбии ячейка создала ток, который сильнее, чем любой среди ранее спроектированных устройств такого рода. При этом фотоэлемент был эффективным даже в условиях слабой освещенности. Это может сделать солнечные технологии эффективными в Британской Колумбии и наиболее холодных частях Северной Европы, где почти всегда пасмурно.
С дальнейшим развитием эти биогенные солнечные элементы, сделанные из живых организмов, смогут конкурировать по эффективности, как синтетические, используемые в обычных солнечных батареях. — Наше решение особенной проблемы биосолнечных панелей — важный шаг, чтобы сделать солнечную энергию более экономичной, — заявил профессор кафедры химической и биологической инженерии UBC и глава проекта Викрамадитья Ядав.
Солнечные элементы в солнечных батареях выполняют преобразование света в электрический ток. Предыдущие попытки создания биогенных солнечных элементов были сосредоточены на получении природного красителя, который используют растения или бактерии для фотосинтеза. Это дорогой и сложный процесс, при котором используются ядовитые растворители, которые нередко уничтожают сам краситель.
Поэтому канадские исследователи приняли решение не извлекать краситель из бактерий, а генетически модифицировали бактерии кишечной палочки — E. coli. Так они смогли получать больше ликопина — красителя, дающего помидорам оранжево-красный цвет, который особенно эффективен для сбора света при преобразовании его в энергию.
Ученые покрыли микроорганизмы минералом, который выступил в качестве полупроводника, и нанесли полученную смесь на стекло. В этом случае стекло выступало в качестве анода на одном конце своей ячейки, что позволило создать плотность тока в размере 0,686 миллиампер на см2. Другие подобные эксперименты в этой области имели вдвое меньший показатель.
— Мы зафиксировали самую высокую плотность тока для биогенного солнечного элемента. Эти гибридные материалы, которые мы разрабатываем, могут быть изготовлены недорого и безопасно, и при достаточной оптимизации они смогут работать при сравнимой эффективности так же, как обычные фотоэлементы, — сказал Ядав.
Он считает, что этот процесс снижает стоимость производства красителей примерно на 1/10.
Он добавил, что существуют другие сферы применения для этих биогенных материалов. Например, в горнодобывающей отрасли, при глубоководной разведке — там, где низкая освещенность.
Огромным прорывом было бы придумать процесс, который не убивает бактерии, чтобы они могли производить краситель постоянно.