خلايا شمسية رخيصة و مستدامة من البكتريا !

كشف العلماء عن طريقة رخيصة ومستدامة لبناء الخلايا الشمسية التي تحول الضوء إلى طاقة باستخدام البكتيريا.

نشر البحث من قبل جامعة كولومبيا البريطانية ، لم ينجح العلماء فقط في توليد تيار في الخلايا أقوى مما سبق تسجيله في محاولات سابقة، ولكن أيضاً تم ضمان أن تلك الخلايا تعمل بكفاءة في الضوء الخافت كما في الضوء الساطع. .

يرى الباحثون إن الابتكار يمكن أن يكون خطوة نحو تبني الطاقة الشمسية على نطاق أوسع في أماكن مثل أجزاء من شمال أوروبا حيث تكون السماء الملبدة بالغيوم شائعة.

مع مزيد من التطوير ، يمكن أن تصبح هذه الخلايا الشمسية – المسماة بايوجينية ‘biogenic’ ( لأنها مصنوعة من الكائنات الحية ) فعالة مثل الخلايا الاصطناعية المستخدمة في الألواح الشمسية التقليدية. هذه الخلايا تعد خطوة مهمة نحو جعل الطاقة الشمسية أكثر اقتصادية.

محاولات سابقة

الخلايا الشمسية هي اللبنات الأساسية للألواح الشمسية وتقوم بعمل تحويل الضوء إلى تيار كهربائي. وقد ركزت الجهود السابقة لبناء الخلايا الشمسية الحيوية على استخراج الصبغة الطبيعية التي تستخدمها البكتريا لعملية التمثيل الضوئي. ومع ذلك ، فهي عملية مكلفة ومعقدة تنطوي على مذيبات سامة ويمكن أن تتسبب في تدهور الصبغة.

كان حل الباحثين هو ترك الصبغة في البكتيريا و محاولة تهجين بكتريا تسمى إي-كولاي لإنتاج كميات كبيرة من صبغة الليكوبين ، وهي صبغة فعالة في حصاد الضوء و تحويله إلى الطاقة. طور الباحثون البكتريا بمعدن يمكن أن يعمل كأشباه موصلات ، وقاموا بتطبيق الخليط على سطح زجاجي.

ومع عمل الزجاج المطلي كأقطاب للخلايا ، تمكن الباحثون من إنتاج 0.7 مل أمبير لكل سنتيمتر مربع ، وهو تحسن كبير مقارنة بالمستوى السابق 0.4 الذي حققه آخرون في هذا المجال .

مكن تصنيع هذه المواد المختلطة التي تم تطويرها لتكون اقتصادية و مستدامة و  مع تحسينها يمكن أن تعطي كفاءات مماثلة للخلايا الشمسية التقليدية’.

لحسن الحظ في ظروف مثالية فإن هذه العملية لن تقتل البكتيريا ، حتى يتمكنوا من إنتاج الصبغة إلى أجل غير مسمى. لذا ، يعتقد الباحثون أن هذه العملية تقلل تكلفة إنتاج الصبغة إلى حوالي عُشر ما كانت عليه.

مصدر
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/smll.201800729