2012年2月9日
生物太阳能竞赛开始了
贡献:Rob古蒂
在接下来的十年里，离网村庄的人们可能能够用混合了农业废料的廉价材料制造自己的太阳能电池板。麻省理工学院正在开发这项技术的研究人员推测，未来可以自己动手制作太阳能电池板混合袋，只需添加树叶，修剪的草或院子或农场的其他废物。把混合物涂在屋顶上，连接电线，瞧，立即供电。生物光伏板不会像今天的无叶绿素板那样高效，但它们将非常便宜，而且普遍可用。
麻省理工学院的研究员Andreas Mershin在一封电子邮件中告诉E4C:“这可能是很多人摆脱贫困的途径:夜间照明是瓶颈，如果能以低廉的价格提供照明，你就可以通过夜间阅读来自学，然后天空就是极限。”开云体育官方
民主化的科学
为了实现绿色屋顶的未来，Mershin和他的同事们正指望全球太阳能研究实验室的帮助。事实上，尽管他们在植物面板上涂漆的梦想最近占据了头条新闻，但他们真正的成就是在现在:由于他们的研究，生物光伏现在可以进入普通实验室。
在此之前，生物光电研究是资金充足、设备昂贵的实验室的一个小众领域。实验室生产的太阳能板只产生少量的电能，而且只有在经过特别校准的激光照射下才会产生电能。Mershin和他的团队改进了这项技术，创造出在阳光下(或者至少在接近阳光的实验室条件下)效率约为0.1%的电池板。使用他们的技术，世界各地的实验室可以在不需要昂贵设备的情况下继续开发这项技术。麻省理工学院的研究人员在《科学》杂志上发表了他们的研究结果开放获取期刊《科学报告希望其他研究团队能站在他们的肩膀上，提高小组的效率。
“我们一直在努力‘通过工程解决’生物光伏研究的困难，以便让人们更容易获得，希望在世界各地的实验室之间开始一场效率和寿命的竞赛。”研究人员写道(pdf)。
梅尔辛说:“一旦效率达到1% -2%左右，寿命还不错，成本也超低，我想我们可能会迎来一个颠覆性的时刻:在以前从未有过的地方生产和消费太阳能电力成为可能。”
绿色能源的纳米森林
Mershin和他的团队解决了两个问题:如何稳定植物材料和如何从面板中获得有用的电量，从而克服了可访问性的差距。
首先，他们稳定了植物材料。一套被称为光系统I的分子是光合作用的核心，这意味着它是地球能量循环的基础。过去，研究人员利用这些分子来产生电流。但在这个过程中，这些分子变性了(它们“死亡”了)，变得无用。Mershin的团队已经展示了如何用表面活性剂肽稳定干燥的光系统I，并用它来收集光并分离太阳能电池中的电荷。
其次，研究人员提高了太阳能电池板的效率。他们建造了一个纳米级的森林，而不是在平面表面涂上一层能产生能量的光合物质。森林里的植物从上层树冠上收集阳光，向下刷在森林地面上。为了模拟这种垂直效率，Mershin和他的团队在玻璃基板上涂上氧化锌和二氧化钛，使其自组装成一个微小的纳米线森林。纳米森林增加了面板的表面积。其结果是一个生物光伏系统，其效率比之前的系统高出约1万倍。
太阳能电池板装在袋子里
在未来，Mershin预计DIY太阳能电池板套件会装在一个袋子里，甚至是一套没有文字的图纸，展示如何用可能有一天可以从货架上买到的材料制作电池板。
梅尔辛说:“我们不知道这个袋子最终会装些什么，但我们希望它很少。”
他说:“当我们推出第一个‘贝蒂·克罗克太阳能蛋糕粉’时，我想这个袋子必须包含四样东西。”
1.使光系统I免于分解的稳定肽。Mershin的团队使用了市面上可以买到的粉末材料，世界上大多数实验室都能负担得起，但离网的村庄还不行。
2.构成电解质的化学物质。Mershin希望其他研究人员能找到比他的团队使用的更好、更简单的食谱。
3.一种透明导电涂层，用于面板的朝向太阳的一面。Mershin的团队使用了镀铂玻璃，但这种材料可以用离网村庄更容易获得的材料制成。经过一番思考，Mershin想到，如果这些原料放在一个有透明导电塑料盖的桶里，这种成分可以成为“袋子”本身的一部分。
4.增加基材表面积的化学物质。Mershin的团队使用自组装纳米线，但他相信即使是第一代DIY太阳能电池板也不需要这些。相反，有各种廉价的半导体纳米结构可用。“我们只是触及了可能性的表面，”他说。“一个很好的例子是氧化锌纳米线，当将锌金属片浸入含有少量无害、不易腐烂、廉价化合物的水中时，氧化锌纳米线就会自动生长。”他说，从锌片上制造纳米线比按照蛋糕食谱做要简单得多，甚至不需要烤箱。
生物太阳能竞赛开始了
Mershin说，在袋子诞生之前，生物光电还需要实验室。“到目前为止，问题不在于需要进行任何基础发现，而在于世界上只有少数实验室在研究生物太阳能。现在我们有了一个系统，可以让你用更少的设备和知识，更便宜、更快地设计、建造、测试和优化。所以，这是关键。”
