Учёные вырастили компоненты солнечных батарей в табачных растениях

Растения за миллиарды лет эволюции развили высокоэффективные системы для сбора солнечного света. Учёные из Калифорнийского университета в Беркли под руководством Мэтта Фрэнсиса нашли способ использовать эти отлаженные системы табачных растений в качестве строительных блоков для солнечных элементов.

Вместо того чтобы перепрограммировать все клетки взрослого растения, исследователи генетически модифицировали вирус табачной мозаики. Модифицированный вирус распыляли на посевы табака, после чего он заставлял клетки растения производить большое количество искусственных хромофоров — структур, превращающих фотоны солнечного света в электроны.

Ключевая задача — хромофоры должны находиться на строго определённом расстоянии друг от друга (около 2–3 нанометров). Клетки табака в ходе эволюции научились размещать хромофоры именно на таком расстоянии, выстраивая их в длинную спираль длиной в сотни нанометров. Это позволило учёным использовать миллиарды лет эволюции для выращивания идеально расположенных нитей хромофоров.

«За миллиарды лет эволюция установила именно те правильные расстояния между хромофорами, которые позволяют им собирать и использовать солнечный свет с непревзойдённой эффективностью», — отметил Мэтт Фрэнсис.

Поскольку модифицированные растения сами по себе не генерируют электричество, учёные собирают урожай и извлекают хромофорные структуры. Затем их растворяют в жидком растворе, который можно нанести распылением на стеклянную или пластиковую подложку для создания солнечного элемента. Пока ещё не продемонстрировано, что полученные таким образом солнечные элементы способны преобразовывать свет в электрическую энергию.

Потенциальные преимущества таких биосолнечных элементов по сравнению с традиционными кремниевыми:

• Не требуют использования токсичных химикатов.
• Биоразлагаемы.
• Дешёвы в производстве.

Ожидается, что срок службы биоразлагаемых элементов будет короче, чем у кремниевых аналогов.

Кроме табака, исследователи также показали, как можно модифицировать бактерии E. coli для производства хромофорных структур, внося изменения непосредственно в геном бактерий.