近日，物理学院新型电池物理与技术教育部重点实验室王晓峰教授课题组在ACS Energy Letters上发表了题为“Trilayer Chlorophyll-Based Cascade Biosolar Cells”的研究论文，并引起国内外同行的广泛关注。该项研究工作得到了国家自然科学基金的资助。能源的不断消耗，使得将自然光合作用转化为人工应用受到了较为广泛的关注和研究。天然含氧光合作用通过两个光系统以及连接光系统的电子传输链可以有效地实现太阳能和化学能的相互转化。受此启发，该团队在ACS Energy Letters（2018, 3, 1708–1712）首次报道了通过模拟自然光合作用中光诱导电子产生和转移过程的基于叶绿素层结构的生物太阳能电池，但是不完全的光收集和电池界面处不充分的电荷抽取限制了电池的光电转换效率。众所周知，在自然光合作用过程中，通过叶绿素-蛋白质复合物（原初电子受体）可以高效地传递光系统反应中心激发产生的电子。受这一自然现象的启发，该团队通过引入叶绿素-半导体层来改善双层生物太阳能电池在光捕获和电荷抽取上的问题。制备并开发出低成本，环境友好的新型全叶绿素三层级联生物太阳能电池，且实现了超过4%的光功率转换效率。
Wenjie Zhao, Chunxiang Dall’Agnese, Shengnan Duan, Yoshitaka Sanehira, Yingjin Wei*, Hitoshi Tamiaki, Shin-ichi Sasaki, and Xiao-Feng Wang*, Trilayer Chlorophyll-Based Cascade Biosolar Cells, ACS Energy Lett. 4 (2019) 384-389.
DOI: 10.1021/acsenergylett.8b02279.
