盡管光能轉電能的概念十分有價值，但目前的光伏系統(tǒng)仍存在許多問題。舉例來說，其生產(chǎn)、加工過程產(chǎn)生的有毒副產(chǎn)品就導致了許多長期問題。此外，其在光照不足區(qū)域(北部地區(qū))的運作效率十分低下。但如果光伏系統(tǒng)以生物為介質(zhì)，那么上述問題都將得到一定程度的解決。

生物光伏(BPV)是一項旨在將自然的光合作用應用于太陽能發(fā)電的新興技術。相比于硅制成的太陽能電池，使用生物材料制成的太陽能電池來捕獲光能更具優(yōu)勢，其生產(chǎn)成本更低，且具有自我修復、自我復制和可生物降解的功能，更加可持續(xù)。這種電池的制造過程是對環(huán)境無害的，此外，它還適用于光照直射不足的地方。

日前，西班牙加泰羅尼亞高級建筑學院的學生Elena Mitrofanova在其論文中提出一項以苔蘚為介質(zhì)的光伏發(fā)電系統(tǒng)，直觀看來，是一組種植苔蘚的立面中空模塊化墻磚。

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立面的苔蘚光伏發(fā)電系統(tǒng)

在光合作用過程中，植物利用光能把周邊環(huán)境中的二氧化碳和水轉化為有機化合物。“(苔蘚)釋放的有機化合物進入含有共生菌的土壤，細菌為生存對有機化合物進行分解，這一過程就產(chǎn)生了含有電子的副產(chǎn)品。”Mitrofanova說，“只需為這些微生物產(chǎn)生的電子提供一個電極，這些電子就能被收集且發(fā)電。”

其他種類的植物和藻類同樣適用于該發(fā)電系統(tǒng)，但唯獨苔蘚成為該系統(tǒng)的首選是由于其獨特的屬性。眾所周知，苔蘚是城市區(qū)域較為常見的一種植物，道路、墻壁、屋頂和樹木的縫隙都能發(fā)現(xiàn)它的身影。因此，該發(fā)電系統(tǒng)在城市區(qū)域內(nèi)推行的阻力較低。此外，苔蘚優(yōu)于其他高等植物的原因還包括重量負荷輕、吸水率高、無肥料需求、抗旱能力強和低維護成本。

一個苔蘚發(fā)電單位就是一個完整的生物電運行系統(tǒng)，由陽極生物材料(苔蘚)、陽極、陰極、陰極催化劑、允許正電荷(主要是質(zhì)子)從陽極生物材料向陰極轉移的“鹽橋”組成。陽極即水凝膠和導電碳纖維組成的無土基質(zhì)，水凝膠是一種可吸收其自身重量400倍的水分的聚合物，能與苔蘚濕度互補。發(fā)電系統(tǒng)中物質(zhì)均不會破壞苔蘚的代謝運動。

苔蘚光伏發(fā)電系統(tǒng)的制造材料

除此之外，一個苔蘚發(fā)電單位面積為100×100毫米，一單位的發(fā)電量為0.35伏特?；旌咸坷w維和水凝膠的陽極(切得既小又薄)在的立方體中，有一層碳織物以及被苔蘚掩蓋的混合物。該發(fā)電系統(tǒng)還配有一個監(jiān)測裝置，內(nèi)設傳感器，每5秒自動檢測內(nèi)部環(huán)境的勒克斯(光照單位)、濕度、溫度和電壓等指數(shù)，并即時保存數(shù)據(jù)。

將苔蘚電池設計成具有伸縮性的系統(tǒng)，可應用于城市地區(qū)是Mitrofanova的目標之一。苔蘚光伏電池的組織形式有并聯(lián)和串聯(lián)電路兩種，可安裝在建筑物的外墻。

模塊化墻磚除了扮演容器的角色，其本身還為苔蘚形成了一個保護層，使其免受陽光的直接照射，形成利于其生長的濕潤微氣候。僅有墻磚內(nèi)部的底部為防水而上釉，其他部分都是沒有涂層的多孔粘土。粘土的吸水性很好，該系統(tǒng)可被動地接收雨水，而其中的水凝膠則可長期保存水分。

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模塊化墻磚

目前為止，該苔蘚發(fā)電系統(tǒng)的發(fā)電量還十分有限，16個模組僅能產(chǎn)生3瓦特的電力。雖然發(fā)電量十分有限，但仍能為一些小型電器供能，例如電腦、手機和LED照明系統(tǒng)等等。Mitrofanova堅信，未來科技具有實現(xiàn)較低能量需求和更高效率的可能，苔蘚光伏電池終有一天將成為人類的可行選擇。