Андреасом Мершином и его коллегами из Массачусетского технологического института построены опытные батареи на интересной основе, которой является светособирающий комплекс биологических молекул – фотосистемы I (PS-I). Ее взяли у цианобактерии thermosynechococcus elongates.

Обычный солнечный свет, попавший на ячейки создает напряжение холостого хода в 0,5 вольта, 81 микроватт удельной мощности на квадратный сантиметр и плотность фототока в 362 мкА/см2. Изобретатели уверяют, что такие показатели в 10 тысяч раз превышают показатели любой биофотовольтаики, основанием которой являются натуральные фотосистемы.

Хотя КПД уникальных батарей равен примерно 0,1 %, для создателей диковинки - это важный шаг на пути массового внедрения солнечной энергетики в быт, тем более что производство таких устройств требует минимальных затрат.

Потребители в идеале могли бы делать у себя дома биологические батареи сами. Для этого им понадобятся недорогие химические реактивы и все зеленое сырье, вплоть до скошенной травы.

Основной заслугой изобретателей стало упрощение всех этапов создания солнечной батареи. Если ранее концентрация молекул PS-I осуществлялась в центрифугах, то командой Андреаса предложена альтернатива в виде недорогих мембран. Никакие специальные лабораторные условия для их применения не нужны.

По словам исследователя, работать будет даже очень грязный состав, так он спроектирован природой. То, что природа работает в грязной среде доказали результаты миллиардов экспериментов проделанных на протяжении миллиардов лет.

КПД «травяных батарей» рядом усовершенствований реально поднять до коммерчески жизнеспособного уровня, то есть до 1‑2 %, а это уже впечатляющий результат.

Опытные фотоэлектрические ячейки похожи на сэндвич, содержимым которого являются: пара слоев стекла, тонкие проводящие покрытия, строительные леса из диоксида титана или оксида цинка и смеси бактериального фотоулавливающего комплекса PS-I, который стабилизирует пептидный набор A6K. Электролит, содержащий ионы кобальта заполняет пространство между листами.

Данный опыт - развитие работы молекулярного биолога Шугуана Чжана из этого же института. Он начал ее еще восемь лет назад. Проблема заключалась в том, что для нормальной работы предыдущих ячеек, заимствовавших фотосистемы у растений или бактерий, был необходим концентрированный свет лазера, то есть узкий диапазон длин волн.

Вторым недостатком прежних вариантов «живой батареи» была ее дороговизна. Она изготавливалась на современном оборудовании лаборатории с применением дорогих химических веществ.

Третьей важной проблемой было недолгое существование PS-I вне клетки. Сотрудникам института удалось разработать набор поверхностно активных пептидов, обволакивающих систему PS-I и тем самым сохраняющих ее срок.

Ранее ученые направляли свои умы и силы на развитие элементов на сенсибилизированных красителях, которые не используют биологические фотосистемы буквально, но зато пытаются их копировать.

Копировать природные светоулавливающие комплексы или извлекать концентрат нужных молекул из листьев? Какая из этих идей лучше? Можно задуматься и над этим и над еще более яркой идеей – подключением подобных живых генераторов напрямую в сеть.