乔治亚州立大学的研究人员表示，光合作用过程中发生的自然过程可能会导致设计出更有效的人造太阳能电池。

在光合作用过程中，植物和其他生物，如藻类和蓝细菌，将太阳能转化为化学能，后来可以用作活动的燃料。在植物中，来自太阳的光能使电子快速穿过细胞膜。在人造太阳能电池中，电子经常返回其起始点并且捕获的太阳能丢失。在植物中，电子实际上从未回到起点，这就是植物中太阳能捕获效率如此高的原因。称为反向区域电子转移的过程可能有助于抑制这种“反向电子转移”。

该研究的发现发表在“ 国家科学院院刊”上，提供了定量证据，即反转区电子转移是光合作用中与太阳能转换相关的非常高的效率的原因。

关于这一现象的理论工作赢得了1992年诺贝尔化学奖的鲁道夫·马库斯博士，但直到现在，该机制尚未在自然光合系统中得到证实。研究人员研究了淡水蓝藻物种Synechocystis的光合作用反应中心，该物种具有与植物相同的光合作用机制。

“我们首次通过发明一种方法让我们成功地进行了必要的挑战性实验，从而揭示了这种机制的存在，”格鲁吉亚物理和天文系主编兼教授Gary Hastings博士说。州。“我们的研究结果指出人们如何考虑设计可用于制造氢气的人造太阳能电池的新方法，氢气可用作清洁和可再生燃料。”

太阳能是可用的最清洁和最丰富的可再生能源，可以转换成热能，化学能或电能。黑斯廷斯说，通过利用并转换每年落在地球上的一小部分太阳能，人类对能源的渴望可能会被熄灭。据太阳能产业协会称，太阳能市场正在努力扩大太阳能技术的生产并降低成本，但它面临着一些挑战。

“植物转换太阳能非常有效，比任何人造太阳能电池都更有效，”黑斯廷斯说。“在光合作用中，光进入，电子穿过膜而不会再回来。人工系统的一个大问题是电子确实会在很长一段时间内回复。这就是为什么植物如此高效的真正核心转换太阳能。

“在工厂中高效太阳能转换的基础细节知之甚少。这是不幸的，因为该领域的详细知识对于设计经济上可行的人造太阳能转换器的任务非常重要。我们的工作揭示了一个正在发挥作用的设计原则在植物中进行有效的太阳能转换，希望这一原理可以用于设计新的和更好类型的人造太阳能电池。