Wenn es um die Energiegewinnung aus Sonnenlicht geht, Es hat sich gezeigt, dass ungewöhnliche Lösungen den Prozess effizienter machen.
Jetzt hat ein Forscherteam der University of British Columbia (UBC) gezeigt, wie Solarzellen aus lebenden Organismen auch bei begrenztem Sonnenlicht Energie erzeugen können. Diese als „biogene“ Solarzellen bekannten Zellen könnten eine Alternative zu synthetischen Zellen darstellen, die derzeit in herkömmlichen Solarmodulen verwendet werden, und auch bei schlechtem Wetter eine Energiequelle darstellen. Ein Papier, das die Forschung detailliert beschreibt wurde diesen Monat in der Zeitschrift Small veröffentlicht.
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„Dies ist die erste Studie, die gentechnisch veränderte biogene Materialien für die Herstellung von Solarzellen demonstriert.“ Sarvesh Kumar, Chemie- und Bioingenieur an der UBC und einer der Hauptautoren des Papiers, sagte gegenüber Digital Trends. „Wir haben ein harmloses Bakterium genutzt und seine innere Maschinerie umgestaltet, um ein photoaktives Pigment namens Lycopin zu produzieren.“
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In der Vergangenheit haben Forscher biogene Solarzellen entwickelt, indem sie natürliche Farbstoffe extrahierten, mit denen Bakterien bei der Photosynthese Energie erzeugen. Dies hat sich jedoch als kostspieliger Prozess erwiesen.
Durch einen Glücksfall identifizierten die UBC-Wissenschaftler einen potenziell günstigeren Weg, während sie E. gentechnisch veränderten. coli, damit es viel Lycopin produziert, den Farbstoff, der Tomaten ihre Farbe verleiht und der sich als wirksamer Lichtsammler erwiesen hat. Als sie bemerkten, dass das Lycopin abbaute (Elektronen freisetzte), fragten sie sich, ob die Geschwindigkeit dieses Abbaus ausreichte, um einen nutzbaren Strom zu erzeugen. Sie überzogen die Lycopin-produzierenden Bakterien mit einem mineralischen Halbleiter, brachten sie auf eine Glasoberfläche, wo sie Sonnenlicht sammeln konnten, und untersuchten, was passierte.
Der von ihnen erzeugte Strom erreichte eine Dichte von 0,686 Milliampere pro Quadratzentimeter, was 0,324 Milliampere mehr war als in früheren Studien. Es ist schwer zu sagen, welche Kosteneinsparungen sich ergeben könnten, wenn diese Technologie in großem Maßstab entwickelt würde Forscher schätzen, dass die Farbstoffherstellung nach ihrem Verfahren etwa ein Zehntel der heutigen Kosten kostet Methoden.
Ein weiterer vielversprechender Aspekt der Technologie ist, dass die Zellen bei schlechten Lichtverhältnissen genauso gut funktionierten wie bei schlechten Lichtverhältnissen helles Licht, was bedeutet, dass die Methode an Orten im hohen Norden oder Süden nützlich sein könnte, wo der Himmel häufig ist bedeckt.
„Wir sehen unsere Technologie nicht als Konkurrenz zu herkömmlichen Solarzellen. Sie sind vielmehr eine Ergänzung“, sagte Vikramaditya Yadav, Chemie- und Bioingenieur an der UBC und einer der Hauptautoren des Papiers. „Dennoch handelt es sich bei den von uns entwickelten Zellen um ein Gerät der ersten Generation, das erhebliche Verbesserungen und Optimierungen erfordert, bevor es das Niveau von Siliziumsolarzellen erreichen kann. Doch auch wenn die Technologie noch in den Kinderschuhen steckt, hat sie bereits einige vielversprechende Anwendungen hervorgebracht. Die Erkundung von Umgebungen mit schlechten Lichtverhältnissen wie Minen erfordert den Einsatz von Sensoren, die mit biogenen Zellen wie der von uns entwickelten betrieben werden könnten.“
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