背景
太阳能，是一种极具开发与利用价值的新能源。它具有清洁、环保、可再生、易获取、低成本等优势，已经得到了非常广泛的开发与利用。其中，太阳能电池是一种非常典型的利用太阳能的方式，它可以直接将太阳能转化为电能存储起来。
（图片来源：维基百科）
有效地利用太阳能，往往需要阳光普照的晴朗天气，可是世界上某些地区却经常出现阴雨天气，例如：加拿大不列颠哥伦比亚省和北欧。阴云遮挡了阳光，使得无线变暗，从而影响到了太阳能电池的效率。
创新
然而，近日加拿大不列颠哥伦比亚大学（University of British Columbia）的研究人员开发出一种既便宜又可持续的方案，让太阳能电池在昏暗光线下有着与明亮光线下一样的工作效率。这种太阳能电池采用细菌将光线转化为能量，生成的电流比之前的同类太阳能电池所记录的更强。
（图片来源：Flickr/LillyAndersen）
技术
这种太阳能电池也称为“源于生物的”（biogenic）太阳能电池，因为它们由活的生物体构成。这并不是笔者头一次介绍这种源于生物的太阳能电池，让我们先来回顾一下之前介绍过的两个案例：
1）美国宾汉姆顿大学和纽约州立大学的研究人员设计出一种微型生物太阳能电池，它比现有的同类电池具有更高的功率密度，工作时间更长。
（图片来源：Seokheun Choi）
2）英国帝国理工学院、剑桥大学、中央圣马丁艺术与设计学院的科研人员将活的蓝藻细菌与电路印刷到纸上，开发出一种太阳能生物电池与太阳能面板二合一的产品。
（图片来源：伦敦帝国理工学院）
通过这两个案例的介绍，对源于生物的太阳能电池，大家应该就不会太陌生了。下面，我们来看构造这种源于生物的太阳能电池的过程中所面临的一些问题：
之前，此类电池研究工作大多数集中在提取细菌光合作用所用的天然染料。但这是一个昂贵且复杂的过程，包含有毒溶剂，并可能引起染料降解。
为了解决以上问题，UBC 研究人员的方案是将染料留在细菌中。他们通过基因工程改造了大肠杆菌，生成了大量的番茄红素。番茄红素是一种赋予番茄红色的染料，对于吸收光线并转化为能量来说特别有效。研究人员为细菌涂上了一种可以充当半导体的矿物质，并将这种混合物涂在玻璃表面。
他们采用涂膜玻璃作为电池一端的阳极，生成的电流密度达0.689 毫安/平方厘米，对于该领域其他研究人员实现的0.362 毫安/平方厘米来说是一种改善。
价值
不列颠哥伦比亚大学化学与生物工程系教授、这个项目的领头人 Vikramaditya Yadav 表示：“我们记录了源自生物的太阳能电池的最高电流密度。我们正在开发的这些混合材料可通过经济且可持续的方法制造，并且通过充分优化，能够与传统太阳能电池的效率相媲美。”
节约的成本难以估算，但 Yadav 相信，这一工艺会减少染料生产成本达其他方法所用的10%。Yadav 表示，最终的梦想是找到一项不会杀死细菌的工艺，这样他们就可以不定期地制造染料。
这项创新朝着在阴天很普遍的地方更经济、更高效地利用太阳能的目标迈出了重要一步，同时也为发展绿色、廉价、易于制造的生物光电材料和下一代有机光电设备奠定了坚实的基础。
Yadav 补充道，这种源于生物的材料还有其他一些潜在的应用，例如：采矿、深海勘探以及其他低光环境中的应用。
关键字
太阳能、电池、细菌
参考资料
【1】https://news.ubc.ca/2018/07/05/bacteria-powered-solar-cell-converts-light-to-energy-even-under-overcast-skies/
【2】Sarvesh Kumar Srivastava, Przemyslaw Piwek, Sonal R. Ayakar, Arman Bonakdarpour, David P. Wilkinson, Vikramaditya G. Yadav.
A Biogenic Photovoltaic Material. Small, 2018; 14 (26):
1800729 DOI: 10.1002/smll.
201800729
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