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仿植物光合作用制造太阳能电池

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仿植物光合作用制造的色素太阳能电池相对硅基光电板来说,更容易作为“表层皮肤”整合到建筑中去。太阳能硅板在获取、分离和传递光能的过程中取决于高纯度的硅材料,这种材料的生产过程需要大量能源,化学溶剂和基础设施。相对来说,光合色素太阳能电池包含各种光敏色素,以及一些普通的可以灵活整合到建筑中的材料,比如窗玻璃、建筑涂料、甚至纺织品等。尽管硅基太阳能电池就目前人类的技术水平来说具有更高的光电转化率,但色素太阳能电池基于低成本工艺,总体上具有更大的光收集潜力。

光合作用看上去似乎很简单,其实是一个细致复杂的过程。它分两个步骤进行,一个是光反应,也就是水(H2O)在光的作用下分解出氢离子及副产物氧气(O2)。氢离子合成下一步骤所需的催化剂NADPH;另一个是暗反应,在这个过程中CO2被植物叶绿素吸收,与NADPH反应生成植物所需的糖类有机物(主要成分是淀粉),最终将光能用营养的形式转化为化学能。目前,光合作用过程所需的反应酶一旦离开植物就变得不稳定,这是仿光合作用制造太阳能电池所面临的关键技术难题。

参考及延伸阅读:发布在Ask Nature上的文章:Photosynthesis: Cooke's koki'o

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