人們通常認為植物是食物、氧氣和裝飾的來源，但不認為它是電力的來源。然而，科學家們已經發現，通過利用植物細胞內電子的自然傳輸，有可能作為綠色生物太陽能電池的一部分來發電。在最近發表在ACS應用材料與界面雜誌上的一項研究中，研究人員首次利用一種多肉植物創造了一個靠光合作用運行的活的”生物太陽能電池”。

從細菌和真菌到植物和動物，電子作為生物過程的一部分在所有活體細胞中自然傳輸。通過引入電極，可以利用這些細胞來產生可供外部使用的電力。以前的研究曾利用細菌創造了燃料電池，但它需要不斷地餵食。這種新方法使用光合作用，即植物將光能轉化為化學能的過程，來產生電流。

在這個過程中，光驅動來自水的電子流，最終導致氧氣和糖的產生。這意味著活體光合作用細胞不斷產生電子流，可以作為”光電流”被拉走，用於為外部電路供電，就像太陽能電池一樣。

這裡顯示的肉質植物可以成為一個活的太陽能電池，利用光合作用為一個電路供電。資料來源：改編自ACS應用材料與界面，2022，DOI：10.1021/acsami.2c15123

某些植物–比如在乾旱環境中發現的多肉植物有厚厚的角質層以保持葉片內的水分和營養。Yaniv Shlosberg、Gadi Schuster和Adir想觀察多肉植物的光合作用是否能利用其內部的水和營養物質作為電化學電池的電解質溶液為活體太陽能電池創造能量。

研究人員利用肉質植物Corpuscularia lehmannii（也被稱為”短葉冰花”）創造了一個活的太陽能電池。他們將一個鐵陽極和鉑陰極插入該植物的一片葉子中，發現其電壓為0.28V。當連接到一個電路中時，它產生了高達20μA/cm2的光電流密度，當暴露在光線下時，可以持續產生一天以上的電流。雖然這些數字比傳統的鹼性電池要小，但它們畢竟只是代表一片葉子。

以前對類似有機裝置的研究表明，將多片葉子串聯起來可以提高電壓。該團隊特別設計了活體太陽能電池，以便內部葉片溶液內的質子可以在陰極結合形成氫氣，這種氫氣可以被收集並用於其他應用。研究人員說，他們的方法可以使未來可持續的、多功能的綠色能源技術得到發展。