中科院微生物所研究人員設計并創建了一個具有定向電子流的合成微生物組，解決了藍藻直接產電活性微弱的問題，提高了生物光伏（BPV）光電轉化效率。相關成果近日在線發表于《自然—通訊》。

隨著能量轉化效率的不斷提升和制造成本的不斷降低，全球太陽能光伏裝機容量累計已超過500 GW。但部分光伏材料含有毒元素，廢棄太陽能電池板總量大且難以回收，此外，光伏器件制造過程涉及有毒有害化學品的使用。

研究者創建的合成微生物組由一個能夠將光能儲存在D—乳酸的工程藍藻和一個能夠高效利用D—乳酸產電的希瓦氏菌組成。藍藻吸收光能并固定CO2合成能量載體D—乳酸，希瓦氏菌氧化D—乳酸進行產電，由此形成一條從光子到D—乳酸再到電能的定向電子流，完成從光能到化學能再到電能的能量轉化過程。

研究人員克服了兩種微生物之間生理不相容的問題，創建的雙菌生物光伏系統實現了高效穩定的功率輸出，其最大功率密度達到150 mW/m2，比目前的單菌生物光伏系統普遍提高10倍以上。采用連續流加培養方式，該雙菌生物光伏系統可穩定實現長達40天以上的功率輸出。該研究打破了人們對生物光伏效率和壽命難以提高的固有認識，為進一步提升BPV光電轉化效率奠定了重要基礎。