首款蛋白質太陽能電池問世

堪薩斯州立大學（Kansas State University）研究生的一項研究成果表明，即使是替代能源技術，有時也可以更環保一點。

阿姚米·佩雷拉（Ayomi Perera）是斯里蘭卡（Sri Lanka）的化學博士生，他的工作是在化學教授斯特凡·博斯曼（Stefan Bossmann）指導下，改進染料敏化太陽能電池（dye-sensitized solar cells）。這種電池是一種太陽能技術，使用染料，從陽光產生能量。他們創造了一種毒性較低的染料，而且與細菌結合，這樣，佩雷拉的太陽能電池更環保，有利于環境和生物體，這就制成一種替代能源產品，可取代化石燃料，而且更環保。

“染料敏化太陽能電池具有吸光染料，已經存在20多年，但它的最高效率一直停留在接近11％的地方，已經有一段時間，”佩雷拉說。“因此，這個想法是，不僅要努力提高效率，也要努力使這項技術更環保。”

為了使這種太陽能電池更環保，更高效，佩雷拉開始采用一種細菌，就是土垢分枝桿菌（Mycobacterium smegmatis）。土垢分枝桿菌是一種類型的病原體，可能會導致疾病，如肺結核。佩雷拉正在使用一個菌種，完全無毒，而且見于土壤和玉米片中。它也產生蛋白質MspA，可以進行很多應用，只需經過化學純化。

純化后，佩雷拉使蛋白質結合一種合成染料，這種燃料毒性低于傳統的染料。這種蛋白質與染料的混合物涂到單個太陽能電池上，組裝時，形成大型太陽能電池板，然后，在測試時，采用人工太陽光測量能量輸出。

“我們的想法是，蛋白質用作電子轉移矩陣，用于這種吸光染料，”佩雷拉說。“我們希望，這種蛋白質能捕獲染料產生的電子，然后朝著一個方向傳輸電子，從而產生電流。”

雖然這種新的染料敏化太陽能電池目前沒有改進這種技術的光電轉換性能，但是，這種技術是這類型中的第一種，有助于使低成本太陽能電池成為更可行的選擇，用于替代能源領域。

“這種類型的研究具有可生物降解的環保組件，用于太陽能電池內，這在以前沒有做過，這項研究現在仍然處于早期階段，”佩雷拉說。“但是，我們已經注意到，它很有效，這意味著，在這種光電生成條件下，蛋白質不會分解。正因為如此，我們相信，我們實際上已經制成首款包含蛋白質的太陽能電池。”

今年二月，佩雷拉和堪薩斯大學的另一個畢業生獲獎，就在托皮卡（Topeka）的第九屆年度研究生研究峰會（Capitol Graduate Research Summi）上。她獲得堪薩斯生物公司（Kansas Bio）500美元的獎學金，她會介紹她的研究，就是《設計更“綠色的”太陽能電池使用分枝桿菌蛋白質MspA》（Design of a ''Greener'' Solar Cellusing Mycobacterial Protein MspA），就在這個組織五月舉行的董事會會議上介紹。

佩雷拉說，這次峰會有利于她的研究，因為給她帶來了機會，可以把她的研究介紹給科學界與州議員。因此，立法者可以理解這項研究，知道它會如何影響堪薩斯州。

“我們知道，化石燃料在不久的將來就會枯竭，”佩雷拉說。“堪薩斯很有名氣，是美國替代能源研究的中心地帶，因為有豐富的陽光和風力。”

來源：麻省理工科技創業 　

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