一个跨学科的研究人员团队范德比尔大学已经开发了一种方法来将光合蛋白质与硅的电化学能量相结合，以硅，太阳能电池中使用的材料，其时的方式产生比以前的“生物冬季”太阳能电池报道的基本上更多的电流。
“这种组合产生了比在各种类型的金属上沉积蛋白质的近1000倍的电流水平。它还产生了适度的电压增加，“化学副教授David Cliffel表示，在凯恩詹宁斯，化学和生物分子工程教授的项目上合作。“如果我们可以继续增加电压和电流水平的当前轨迹，我们可以在三年内达到成熟的太阳能转换技术范围。”
研究人员的下一步是使用这种新设计构建一个功能的PS1-Silicon太阳能电池。詹宁斯有一个环保局奖，将允许一批本科工程学生建立原型。学生们赢得了奖项国家可持续设计博览会4月份，基于太阳能电池板，他们使用了两年历史的设计。凭借新的设计，詹宁斯估计，双脚面板可以在一个伏特上延伸至少100毫安 - 足以为许多不同类型的小电器供电。
40多年前，科学家发现，参与光合作用的蛋白质之一，被称为照相1（PS1），当其中从菠菜等植物中提取时继续发挥作用。然后，他们确定的PS1将阳光转化为电能，效率近100％，而Manade设备实现的转换效率相比少于40％。这会促使世界各地的各种研究组开始尝试使用PS1创建更高效的太阳能电池。
这些生物冬小电池的另一个潜在优点是它们可以由廉价且易于获得的材料制成，与许多需要稀有铂金或铟等稀有和昂贵的材料的微电子器件不同。大多数植物使用相同的光合蛋白作为菠菜。事实上，在另一个研究项目中，Jennings正在研究一种从Kudzu提取PS1的方法。
自最初发现以来，进展缓慢但稳定。研究人员已经开发了有效地从叶子中提取PS1的方法。他们已经证明它可以在暴露于阳光下产生电流的细胞中。然而，这些生物次常细胞可以产生每平方英寸的功率量基本上低于商业光伏电池的功率。
另一个问题一直是长寿。在几周后，一些早期测试细胞的性能恶化。然而，在2010年，范德比尔特团队将PS1细胞保存在九个月内工作，性能没有恶化。
“大自然知道如何做得非常好。例如，在常绿树中，PS1多年来，“克利弗尔说。“我们只能弄清楚如何自己做。”
Vanderbilt研究人员报告说，它们的PS1 /硅组合在0.3伏特的0.3伏特下产生几乎毫安（850微安）电流的电流。这几乎是最电流的近两个和半倍，而不是先前从生物胺细胞报告的最佳水平。
该组合工作如此良好的原因是因为已经定制了硅衬底的电性能以适合PS1分子的电性能。这是通过植入硅中的电电荷原子来改变其电学特性的：一个名为“掺杂”的过程。在这种情况下，蛋白质与掺杂阳性电荷的硅相当良好，并且用负掺杂硅掺杂不良。
为了使装置制造，研究人员将PS1从菠菜从菠菜中提取到水溶液中，并将混合物倒入P掺杂硅晶片的表面上。然后它们将晶片放入真空室中，以蒸发水离开留片蛋白质。他们发现最佳厚度约为一微米，约100ps1分子厚。
当PS1蛋白暴露于光线时，它吸收光子中的能量并将其用于自由电子并将其运送到蛋白质的一侧。这会产生正电荷的区域，称为孔，其移动到蛋白质的另一侧。
在叶中，所有PS1蛋白质都是对齐的。但在装置上的蛋白质层中，单个蛋白质随机定向。以前的建模工作表明这是一个主要问题。当蛋白质沉积在金属基板上时，在一个方向上取向的那些提供金属收集的电子，而在相反方向上取向金属的那些，以便填充它们产生的孔。结果，它们产生互相抵消的正电流，以留出非常小的净电流。
P掺杂的硅消除了这个问题，因为它允许电子流入PS1但不会接受来自蛋白质的PS1。以这种方式，电子以公共方向流过电路。
“这不如蛋白质排列那么好，但它比我们以前更好，”詹宁斯说。
研究生Gabriel Leblanc，Gongping Chen和Evan Gizzie有助于这项研究。该研究得到了国家科学基金会Grant EMR 0907619，NSF EPSCOR授予EPS 1004083以及科学进步的SCIALOG计划。该研究在在线上在线报道了4刊先进的材料Vanderbilt已经申请了组合的专利。
范德比尔大学
news.vanderbilt.edu/research.
提交：可再生能源那软管•包裹+袖子
