14.07.2018
Исследователи из Университета Британской Колумбии нашли дешевый и вполне доступный способ производства солнечных элементов с применением особых бактерий, которые умеют преобразовывать свет Солнца в энергию.
Их инновационные солнечные модули создают ток, более сильный, чем любой, ранее производимый такими устройствами. При этом они полноценно работают даже в очень пасмурную погоду, с той же производительностью, что и при ярком свете.
Эта новая разработка может стать уверенным шагом к более широкому внедрению солнечной энергии в таких местах, как Британская Колумбия и отдельные части Северной Европы, там, где небо является пасмурным большую часть дней в году. С дальнейшим развитием и усовершенствованием эти солнечные фотоэлементы (ученые называют их «биогенными», потому что они сделаны фактически из живых организмов), могут стать такими же эффективными, как синтетические системы, из которых состоят обычные солнечные батареи.
«Наше решение этой важнейшей проблемы - уверенный шаг к тому, чтобы сделать солнечную энергию значительно более экономичной», - сказал Викрамадитья Ядав, профессор кафедры химической и биологической инженерии UBC, специалист, возглавлявший проект.
Фактически солнечные фотоэлементы являются строительными блоками солнечных батарей. Они выполняют работу по преобразованию солнечного света в электрический ток. Предыдущие усилия ученых по созданию биогенных солнечных элементов были сосредоточены на извлечении природного красителя, который используют бактерии для фотосинтеза. Это достаточно дорогостоящий и сложный процесс, при котором применяются токсичные растворители, способные привести к разложению красителя, причинить вред людям и окружающей среде.
Исследователи UBC нашли блестящее решение этой проблемы, его суть в том, чтобы оставить краситель в бактериях. Они генетически модифицировали E.coli для получения большого количества ликопина - красителя, который дает томатам их красно-оранжевый цвет. Ликопин также особенно эффективен при преобразовании света в электроэнергию. В ходе своей работы исследователи покрывали бактерии минералом, который мог действовать как полупроводник, а затем наносили смесь на стеклянную поверхность.
Стеклянные панели, обработанные смесью, работали как анод, они генерировали ток плотностю 0,686 миллиампер на квадратный сантиметр – усовершенствование здесь равняется 0,362 миллиампер.
«Мы зафиксировали самую высокую плотность тока для биогенного солнечного элемента. Гибридные материалы, которые мы сейчас разрабатываем, могут быть изготовлены при нынешнем уровне развития технологий, в промышленных масштабах, и это будет выгодно экономически. Они смогут работать с повышенной производительностью и эффективностью, как обычные солнечные элементы», сказал Викрамадитья Ядав. .
Потенциальную экономию и затраты пока трудно оценить, но Ядав считает, что этот процесс снижает стоимость производства красителей примерно на одну десятую. Ученый также добавил, что существуют другие потенциальные области использования, для этих биогенных материалов. Их можно успешно применять в горнодобывающей отрасли, в глубоководной разведке и в других средах с низкой освещенностью.