13.05.2019 - University of Birmingham

Geheimnisse fluoreszierender Mikroalgen könnten zu hocheffizienten Solarzellen führen

Winzige lichtemittierende Mikroalgen, die im Meer leben, könnten das Geheimnis der nächsten Generation organischer Solarzellen enthalten, wie neue Forschungen an den Universitäten Birmingham und Utrecht zeigen.

Mikroalgen sind wahrscheinlich die ältesten lebenden Organismen auf dem Planeten. Sie haben sich in Milliarden von Jahren zu Lichterntemaschinen mit einer Effizienz von bis zu 95 Prozent entwickelt. Dies ermöglicht es ihnen, unter den extremsten Bedingungen zu überleben und sich an die Veränderungen anzupassen, die unsere Welt in dieser Zeitspanne erlebt hat.

Die Aufdeckung der Funktionsweise dieses Systems könnte wichtige Hinweise darauf liefern, wie es für den Einsatz in neuen, hocheffizienten organischen Solarmodulen verwendet oder angapasst werden könnte. Aufgrund der Komplexität der Organismen und der großen Vielfalt der verschiedenen Arten sind die Fortschritte in diesem Bereich jedoch begrenzt.

Das Team nutzte einige der fortschrittlichen Methoden der Massenspektrometrie, die es ermöglichten, einzelne Komponenten des Algen-Licht-Ernte-Systems zu charakterisieren. Dieser Ansatz ermöglichte es ihnen, Details von verschiedenen Modulen des Systems zu enthüllen, die noch nie zuvor gesehen wurden. Dieses feine Detail wird den Wissenschaftlern helfen zu verstehen, warum Mikroalgen bei der Lichternte so effizient sind.

Aneika Leney, an der School of Biosciences, an der University of Birmingham, ist eine der Hauptautoren der Studie, die in Cell Chem veröffentlicht wurde. "Mikroalgen sind faszinierende Organismen, die die Dinge so viel besser können als Systeme von Ingenieuren", erklärt sie. "Durch die Anwendung dieses Wissens können wir echte Fortschritte bei der Anpassung dieser Systeme für den Einsatz in Solarmodulen machen."

Professor Albert Heck, wissenschaftlicher Direktor des Netherlands Proteomics Centre der Universität Utrecht, fügte hinzu: "Wir gehen davon aus, dass Algen, wenn man sie sieht, träge und sicherlich nicht sehr interessant aussehen. Aber wenn man sich die molekularen Details ihrer Systeme ansieht, die sie dazu bringen, das Sonnenlicht so effizient in Energie umzuwandeln, denkt man, dass sie anspruchsvoller sind als die anspruchsvollste Schweizer Uhr. Dies muss das Ergebnis von 3 Milliarden Jahren Feinabstimmung sein, genannt Evolution."

Der nächste Schritt für das Team besteht darin, genauer zu untersuchen, wie Energie durch diese Lichtsammelsysteme übertragen wird, und herauszufinden, warum die von ihnen identifizierten Module so effizient sind. "Da die meisten Solarmodule in den britischen Haushalten mit einem Wirkungsgrad von 10-20 Prozent betrieben werden, wird die Erhöhung dieses Wirkungsgrades auf 95 Prozent den Einsatz der Solarstromtechnologie drastisch erhöhen und damit zum Schutz der Umwelt beitragen", fügt Dr. Leney hinzu.

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