经过数十亿年的演化,植物已经拥有了一套非常高效的阳光采集系统。现在,科学家们希望能够借助烟草的这种系统,“种植”出太阳能电池元件,以期在未来能够生产出低成本、可生物降解的太阳能电池。
美国加州大学伯克利分校的马特弗朗西斯领导的研究小组在《纳米通信》杂志上刊登论文称,他们找到了一种可以对烟草的高效集光系统加以利用的方法。研究人员将烟草花叶病毒进行基因改造,然后喷洒在烟草植物上,病毒促使植物细胞产生了大量人造载色体,其能够将阳光中的光子转化为电子。
不过,这些载色体要想发挥作用,必须具有非常精确的定位。它们彼此之间必须保持大约2纳米到3纳米的距离,哪怕稍近或稍远,就会出现电流中断或是难以获得电子的情况。所幸的是,经过演化的烟草植物的细胞已经天生拥有了这种能力,其载色体正是按照这个间隔精确排列的,并且形成了一段长达几百纳米的螺旋链。弗朗西斯表示,这种精确的载色体间距让烟草具有无可比拟的集光效率。
由于这些转基因烟草植物自身并不能发电,研究人员必须将载色体结构从收割的烟草中提取出来,并放入一种液体溶液中溶解, 然后将溶液喷洒在玻璃或者塑料基板上来制造太阳能电池。
虽然到目前为止,研究人员利用这种技术生产的太阳能电池还无法成功将光转化为电能,但与传统太阳能电池相比,这些“植物制造”的太阳能电池具有诸多潜在优势,比如,它们不需要使用有毒的化学物质,本身可生物降解,生产成本也很低。不过,从另一方面来说,生物太阳能电池的使用寿命可能短于硅太阳能电池。