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两种微生物并肩作战 让生物光伏系统发电能力创新高

来源:科技日报 | 编辑:科技日报 | 2019年12月10日() | 打印内容 打印内容

人类社会正面临着煤炭、石油、天然气等能源枯竭的危机。为此,近20多年来,我国政府高度重视能源资源的保护与开发利用,科学家们也在加速寻找取之不尽用之不竭的可再生能源,来解决不可再生能源的严重不足,切实保障经济和社会发展需要。

生物光伏(BPV)利用微生物(如蓝藻)作为光电转换材料,具有碳中性﹑良好的环境相容性和潜在低成本等特点。据媒体近日报道,为了提高BPV光电转化效率,中科院微生物所李寅研究组另辟蹊径,设计并创建了一个具有定向电子流的合成微生物组,来解决蓝藻直接产电活性微弱的问题,有望成为环境更加友好的新一代太阳能发电技术。

该研究成果引起了全球业界的高度关注。那么,传统光伏发电的主要原理是什么,又会产生哪些负面问题?除了光电转化效率,评价光伏发电效能和环保性能的指标还有哪些?生物光伏的发电原理是什么,其生物光伏技术还存在那些问题?新技术又到底有着哪些创新之处?

传统光伏发电存在时域和地域限制

业内人士告诉记者,人类在历史进程中曾长期依赖可再生能源,如薪柴、秸秆等属于生物质能源,这些能源大部分都来自太阳能的转化,是可以再生的能源资源。

“传统光伏发电主要利用了半导体的光伏效应。具体说,就是当光照射到半导体表面后,满足条件的光能会被吸取从而在半导体内产生带负电的电子和带正电的空穴,这两者合称为载流子。”江南大学理学院光电信息科学与工程系副研究员席曦接受记者采访时表示,如果大家想办法把这些载流子导出来,就可将光能转换成电能输出。

席曦认为,目前,光伏发电在可再生能源领域还是具有比较大优势的。相对于风能而言,光伏发电的安装可以分布到各家各户,每一个老百姓只要有一定的场地均可以或大或小的安装光伏发电系统;而风能发电普通老百姓是无法安装的。

“但是,光伏发电系统也存在时域和地域的限制。时域的限制主要有:光伏发电系统只能白天发电,晚上不能用;甚至北方有积雪覆盖、沙尘覆盖时,白天的发电也会受限;同时白天的光强也有很大的不确定性,时而飘过一朵云,时而被树荫遮挡一下,都会影响发电量,因此整个光伏发电系统如果并网的话,对电网的冲击比较大,需要做好光伏发电系统的控制和电网的调控。”席曦说。

但席曦表示,目前广泛使用的硅基太阳能电池会产生诸如酸、碱、金属废水和废气等,虽然产品本身对环境友好,生产过程中需要对排废做到严格处理和把控,其回收、分离、再利用还面临很多环境挑战。

生物光伏具有更高的转换效率

专家们普遍认为,生物光伏相对于传统光伏具有更高的转换效率,将更加有利于环境、能源的可持续发展。

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