中科院微生物所研究人員設(shè)計并創(chuàng)建了一個具有定向電子流的合成微生物組，解決了藍(lán)藻直接產(chǎn)電活性微弱的問題，提高了生物光伏(BPV)光電轉(zhuǎn)化效率。相關(guān)成果近日在線發(fā)表于《自然—通訊》。

隨著能量轉(zhuǎn)化效率的不斷提升和制造成本的不斷降低，全球太陽能光伏裝機(jī)容量累計已超過500 GW。但部分光伏材料含有毒元素，廢棄太陽能電池板總量大且難以回收，此外，光伏器件制造過程涉及有毒有害化學(xué)品的使用。

研究者創(chuàng)建的合成微生物組由一個能夠?qū)⒐饽軆Υ嬖贒—乳酸的工程藍(lán)藻和一個能夠高效利用D—乳酸產(chǎn)電的希瓦氏菌組成。藍(lán)藻吸收光能并固定CO2合成能量載體D—乳酸，希瓦氏菌氧化D—乳酸進(jìn)行產(chǎn)電，由此形成一條從光子到D—乳酸再到電能的定向電子流，完成從光能到化學(xué)能再到電能的能量轉(zhuǎn)化過程。

研究人員克服了兩種微生物之間生理不相容的問題，創(chuàng)建的雙菌生物光伏系統(tǒng)實現(xiàn)了高效穩(wěn)定的功率輸出，其最大功率密度達(dá)到150 mW/m2，比目前的單菌生物光伏系統(tǒng)普遍提高10倍以上。采用連續(xù)流加培養(yǎng)方式，該雙菌生物光伏系統(tǒng)可穩(wěn)定實現(xiàn)長達(dá)40天以上的功率輸出。該研究打破了人們對生物光伏效率和壽命難以提高的固有認(rèn)識，為進(jìn)一步提升BPV光電轉(zhuǎn)化效率奠定了重要基礎(chǔ)。