来自波鸿鲁尔大学的化学家和生物学家之间的合作已经产生了一种新的方法，可以有效地整合光伏蛋白在光伏领域。他们最近在“ 化学 - 欧洲期刊”上发表的一篇报道，被期刊选为非常重要的论文(VIP)，它提供了一种新的固定化策略，它可以使自然光合作用中的电子传递速率超过第一次。该发现为构建具有显着提高的性能的光伏器件的半人造叶片提供了可能性。
光系统1，一种强大而有效的光捕获蛋白
在叶子中，光系统1(PS1)吸收光，其能量最终用于将二氧化碳转化为生物质。光伏器件主要由硅基半导体制成，也可利用太阳能光发电，但也可发电。开发更便宜和可再生的光伏电池的一种方法在于用光合作用的分离的膜蛋白复合物代替半导体。MatthiasRögner教授的团队将高稳定性的PS1与生活在日本温泉中的嗜热蓝藻菌株隔离开来。然而，将这种天然组分整合到人造装置中面临一个主要挑战。PS1显示亲水和疏水结构域，这使其在电极上的固定变得复杂。
刺激响应性氧化还原水凝胶作为光系统1的人工基质
NicolasPlumeré博士和Wolfgang Schuhmann博士的团队开发了复杂的电子传导材料，即所谓的氧化还原水凝胶，具有刺激响应特性。研究人员将PS1嵌入到这种人工基质中，并能够微调天然光合蛋白的局部环境。水凝胶的疏水/亲水性质可通过pH变化控制，并调节至光系统的疏水要求。这种专用环境为PS1提供了最佳条件，并克服了天然叶片中的动力学限制步骤。该过程产生迄今为止观察到的半人造生物光电极的最高光电流，而电子传递速率超过自然界观察到的一个数量级。
朝着更高的效率和灵活的光伏发电
这种改进提高了我们的初始生物光伏概念从纳瓦到微瓦范围的效率。在短期内，硅基光伏器件在稳定性和效率方面仍将优于生物器件。然而，生物光伏器件的初始应用与其半导体对应部件不重叠。特别地，它们可用于产生微尺寸医疗装置的功率，例如植入隐形眼镜中的传感器。作为未来的前景，光系统为开发廉价且灵活的太阳能电池提供了基础，以应用于不平坦的表面。
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