„Es ist seit einiger Zeit bekannt, dass photosynthetische Mikroorganismen – einzellige Algen – produzieren kleine Mengen an Elektronen, die durch Licht angeregt werden und von Elektroden gesammelt werden können, um eine zu erzeugen aktuell," Professor Chris Howe, einer der leitenden Forscher des Projekts, sagte gegenüber Digital Trends. „Man kann sich darauf basierende Systeme als eine biologische Version einer Photovoltaikzelle vorstellen. Derzeit ist die Leistung pro Flächeneinheit dieser Zellen gering, der Maximalwert wird mit 0,1 Watt pro Quadratmeter angegeben. Wir können die Geräte jedoch verwenden, um kleine Gegenstände wie Umweltsensoren mit Strom zu versorgen. Es ist uns gelungen, die Leistung um das Fünffache zu steigern.“
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Bei der neuen Technik, die in Zusammenarbeit von Forschern der Fakultäten für Biochemie, Chemie und Physik der Universität entwickelt wurde, handelt es sich um eine Zweikammertechnik System, in dem die beiden zentralen Prozesse beim Betrieb einer Solarzelle – die Erzeugung von Elektronen und deren Umwandlung in Strom – stattfinden getrennt. Dies ermöglichte es ihnen, die Leistung der Stromversorgungseinheit durch Miniaturisierung zu verbessern. Da sich Flüssigkeiten im Miniaturmaßstab unterschiedlich verhalten, führte dieser Aufbau zu effizienteren Zellen mit geringerem Innenwiderstand und geringeren elektrischen Verlusten.
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Obwohl sie fünfmal effizienter als bisherige algenbetriebene Biozellen sind, erzeugt die Kreation des Teams immer noch nur ein Zehntel der Leistungsdichte herkömmlicher Solarbrennstoffzellen. Das bedeutet jedoch nicht, dass es keinen Nutzen hat. „Herkömmliche Solarzellen erzeugen eine höhere Leistungsdichte als unsere Geräte, obwohl unsere Geräte wahrscheinlich billiger sind „sowohl in finanzieller als auch in energetischer Hinsicht – und am Ende ihrer Lebensdauer stillzulegen“, so Howe Fortsetzung. „Darüber hinaus können unsere Geräte im Gegensatz zu herkömmlichen Solarzellen im Dunkeln etwas Strom erzeugen, indem sie Materialien verwenden, die von den Algenzellen im Licht hergestellt werden.“
Howe wies darauf hin, dass herkömmliche Solarzellen wahrscheinlich für die groß angelegte Energieerzeugung zur Netzversorgung bevorzugt werden, ihre Biosolarzelle jedoch auch in anderen Szenarien nützlich sein könnte. Im ländlichen Afrika gibt es beispielsweise reichlich Sonnenlicht, aber es gibt kein Stromnetz.
Um diesen Punkt zu erreichen, müssen jedoch noch weitere Arbeiten durchgeführt werden. „Die Skalierung ist immer eine große Hürde beim Übergang vom Labor zur realen Implementierung“, sagte Howe. „Wir sind sehr daran interessiert, die Systeme zu kommerzialisieren, aber das wird noch ein paar Jahre dauern.“
Ein Papier, in dem die Arbeit beschrieben wurde, war kürzlich in der Zeitschrift Nature Energy veröffentlicht.
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