感谢“光合作用”，太阳能电池再现突破性进展

乔治亚州立大学(Georgia State University)的研究人员称，在光合作用过程中发生的自然过程可能会带来更高效的人造太阳能电池的设计。

在光合作用过程中，植物和其他生物，如藻类和蓝藻，将太阳能转化为化学能，之后可以用作活动的燃料。在植物中，来自太阳的光能可以使电子迅速移动到细胞膜上。在人造太阳能电池中，电子经常回到起始点，捕获的太阳能被丢失。在植物中，电子几乎不会回到起始点，这就是为什么太阳能在植物中捕获的效率如此之高。一个称为反域电子转移的过程可能有助于抑制这种“后电子转移”。

这项研究结果发表在《美国国家科学院院刊》(Proceedings of the National Academy of Sciences)杂志上，这一研究提供了一个定量的证据，证明了反向区域的电子转移负责光合作用中与太阳能转换有关的高效率。

这一现象的理论研究赢得了1992年诺贝尔化学奖，但直到现在，这种机制还没有在自然光合系统中得到证实。研究人员研究了来自淡水蓝藻属的光合反应中心，它与植物具有相同的光合作用机制。

研究人员表示：“我们通过发明一种方法，让我们能够成功地进行具有挑战性的实验，从而首次揭示了这种机制的存在，我们的发现指出了一种新的方法，即人们如何设计可以使用的人造太阳能电池，例如，制造氢气，可以作为清洁和可再生燃料使用。”

太阳能是最清洁、最丰富的可再生能源，可转化为热能，化学或电能，通过利用和转换每年地球上的一小部分太阳能，人类对能源的渴望可能会被熄灭。根据太阳能产业协会的数据，美国的太阳能市场正在努力扩大太阳能技术的生产并降低成本，但它也面临着一些挑战。

“植物能高效地转换太阳能，比任何人造太阳能电池都要高效得多，”在光合作用中，光线进入，电子穿过薄膜不会回来。人工系统最大的问题是电子确实会在大部分时间内返回。这就是为什么植物在转换太阳能方面如此高效的真正核心。我们的工作揭示了一种设计原则，即在植物中有效的太阳能转换，希望这一原理可以用于设计新的和更好的人造太阳能电池。