Солнечные батареи из бактерий дают рекордный ток и работают даже в пасмурную погоду
Учёные разработали фотоэлементы на основе бактерий, которые обладают целым рядом замечательных свойств. Во-первых, они побили рекорд плотности тока, полученной от биогенных солнечных элементов. Во-вторых, они дёшевы в изготовлении и не требуют применения ядовитых веществ. Наконец, они работают даже в пасмурную погоду. Достижение описано в научной статье, опубликованной в журнале Small.
Многие исследовательские группы по всему миру работают над тем, чтобы поставить природный фотосинтез на службу солнечной энергетике. Такого рода батареи называются биогенными. Обычно речь идёт о том, чтобы выделить из бактерий вещество, которым они пользуются для усвоения солнечной энергии. Однако это дорогостоящий и сложный процесс, который требует применения токсичных растворителей и может привести к разрушению нужного соединения.
Группа Ядава пошла по другому пути: учёные попросту оставили пигмент в бактериях. Нужной концентрации вещества они достигли, генетически модифицировав микроорганизмы E. coli. "Мутанты" ударными темпами вырабатывали ликопин, пигмент, эффективный при фотосинтезе (а также, например, придающий красным томатам их окраску).
"Наше решение уникальной проблемы биогенных элементов – важный шаг к тому, чтобы сделать солнечную энергию более экономичной", – говорит руководитель группы Викрамадитья Ядав (Vikramaditya Yadav) из Университета Британской Колумбии в пресс-релизе исследования.
Когда бактерии достигали нужной численности, их покрывали наночастицами оксида титана и наносили на стеклянную поверхность. Полученное устройство давало плотность тока в 0,686 миллиампер на квадратный сантиметр. Это почти в два раза перекрывает предыдущий рекорд, достигнутый на биогенных элементах.
"Мы зафиксировали самую высокую плотность тока для биогенного солнечного элемента, – констатирует Ядав. – Эти гибридные материалы, которые мы разрабатываем, надёжны и экономичны в изготовлении, и, при достаточной оптимизации, могут работать с эффективностью, сравнимой с [эффективностью] обычных солнечных элементов".
Важно, что новое устройство работает и в пасмурную погоду. Это может открыть двери для солнечной энергетики в регионах, где небо бывает ясным не так часто, как хотелось бы.
Сейчас группа работает над тем, чтобы бактерии при изготовлении батареи оставались в живых. Это позволит получить устройство, которое само обновляет запасы фотосинтезирующего пигмента.
Напомним, что ранее "Вести.Наука" (nauka.vesti.ru) писали о солнечных панелях, работающих в дождь. Также мы говорили о бактериях, вырабатывающих электричество из сточных вод, и о микробах, превращающих обои в источник энергии.