本报记者 过国忠 通信员 陆敏芝
人类社会正面对着煤炭、石油、自然气等能源枯竭的危机。为此，近20多年来，我国当局高度正视能源资本的庇护与开辟操纵，科学家们也在加快寻觅取之不尽用之不竭的可再生能源，来解决不成再生能源的严重不足，切实保障经济和社会成长需要。
生物光伏（BPV）操纵微生物（如蓝藻）作为光电转换材料，具有碳中性﹑杰出的情况相容性和潜伏低本钱等特点。据媒体近日报导，为了进步BPV光电转化效力，中科院微生物所李寅研究组另辟门路，设计并建立了一个具有定向电子流的合成微生物组，来解决蓝藻直接产电活性微弱的题目，有看成为情况加倍友爱的新一代太阳能发电手艺。
该研究功效引发了全球业界的高度存眷。那末，传统光伏发电的首要道理是甚么，又会发生哪些负面题目？除光电转化效力，评价光伏发电效能和环保机能的指标还有哪些？生物光伏的发电道理是甚么，其生物光伏手艺还存在那些题目？新手艺又到底有着哪些立异的地方？
传统光伏发电存在时域和地区限制
业内助士告知记者，人类在汗青历程中曾持久依靠可再生能源，如薪柴、秸秆等属于生物资能源，这些能源年夜部门都来自太阳能的转化，是可以再生的能源资本。
“传统光伏发电首要操纵了半导体的光伏效应。具体说，就是当光照耀到半导体概况后，知足前提的光能会被接收从而在半导体内发生带负电的电子和带正电的空穴，这二者合称为载流子。”江南年夜学理学院光电信息科学与工程系副研究员席曦接管记者采访时暗示，若是我们想法子把这些载流子导出来，便可将光能转换成电能输出。
席曦以为，今朝，光伏发电在可再生能源范畴仍是具有比力年夜上风的。相对风能而言，光伏发电的安装可以散布到各家各户，每个老苍生只要有必然的场地都可以或年夜或小的安装光伏发电系统；而风能发电通俗老苍生是没法安装的。
“可是，光伏发电系统也存在时域和地区的限制。时域的限制首要有：光伏发电系统只能白日发电，晚上不克不及用；乃至北方有积雪笼盖、沙尘笼盖时，白日的发电也会受限；同时白日的光强也有很年夜的不肯定性，时而飘过一朵云，时而被树荫遮挡一下，城市影响发电量，是以全部光伏发电系统若是并网的话，对电网的冲击比力年夜，需要做好光伏发电系统的节制和电网的调控。”席曦说。
但席曦暗示，今朝普遍利用的硅基太阳能电池会发生诸如酸、碱、金属废水和废气等，固然产物自己对情况友爱，出产进程中需要对排废做到严酷处置和把控，其收受接管、分手、再操纵还面对良多情况挑战。
生物光伏具有更高的转换效力
专家们遍及以为，生物光伏相对传统光伏具有更高的转换效力，将加倍有益于情况、能源的可延续成长。
生物资能首要是指植物经由过程叶绿素的光合感化将太阳能转化为化学能并储存在生物资内部的能量。它是仅次于煤炭、石油和自然气而居于世界能源消费总量第四位的能源，在全部能源系统中据有主要地位。
生物光伏操纵光合微生物（如蓝藻）作为光电转换材料，具有碳中性、杰出的情况相容性和潜伏低本钱等特点。但今朝生物光伏发电最年夜的题目是，BPV系统的输出功率很低，比太阳能光伏低3个数目级以上。其首要缘由是蓝藻等光合微生物固然具有很高的光合效力，但产电活性很弱。在直接革新蓝藻以强化其产电活性方面，至今仍没有冲破，难以走向利用。
记者领会到，李寅研究构成功合成的微生物组，由一个可以或许将光能贮存在d-乳酸的工程蓝藻和一个可以或许高效操纵d-乳酸产电的希瓦氏菌构成。在这个合成微生物组中，d-乳酸是两种微生物间的能量载体。
李寅称，蓝藻接收光能并固定二氧化碳来合成能量载体d-乳酸，希瓦氏菌氧化d-乳酸进行产电，由此构成一条从光子到d-乳酸再到电能的定向电子流，完成从光能到化学能再到电能的能量转化进程。
降服两种微生物之间心理不相容困难
记者领会到，李寅研究组的立异的地方在于经由过程在遗传、情况和装配层面的设计、革新和优化，他们有用降服了两种微生物之间心理不相容的题目。由此建立的双菌生物光伏系统，可以或许实现高效、不变的功率输出，其最年夜功率密度比今朝的单菌生物光伏系统遍及进步10倍以上。
据资料显示，李寅研究组采取持续流加培育体例，使得该双菌生物光伏系统可不变实现长达40天以上的功率输出，且均匀功率密度到达较高程度，产电时长和单装配输出功率均到达了今朝BPV系统的最高程度。
特别值得一提的是，这是国际上初次操纵具有定向电子流的合成微生物组建立生物光伏系统，也是我国第一台生物光伏原型装配。研究表白，合成微生物组可以明显进步BPV光电转化效力，打破了人们对生物光伏效力和寿命难以进步的固有熟悉，为进一步晋升BPV光电转化效力奠基了主要根本。
专家们以为，固然生物光伏为太阳能操纵供给了一条生物学路径，但这是一个全新的交叉学科。应当说，生物光伏今朝在我国仍处于研发阶段，要真正走向范围利用，还有很长的路要走。
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