根据科学杂志的一篇新论文，在一场收获太阳能的正面战斗中，太阳能电池击败了植物。但密歇根州立大学的研究员大卫克莱默说，科学家们认为他们甚至可以提升自己的竞争环境。

植物在阳光下捕获能量的效率低于太阳能电池，主要是因为它们具有太多的进化包袱。植物必须为生物提供动力，而太阳能电池只需要通过电线输送电力。这是一个很大的区别，因为如果光合作用出错，就会产生杀死有机体的有毒副产品。光合作用必须保守，以避免杀死它所支配的生物。

“这是至关重要的，因为它是为我们生态系统中的所有生命提供动力的过程，”汉娜光合作用和生物能学杰出教授克莱默说。“光合作用的效率以及我们改善光合作用的能力对整个生物燃料行业是否可行至关重要。”

基于硅半导体以氢形式生产燃料的光伏电解的年平均效率约为10%，而植物使用光合作用形成燃料生物质的年平均效率约为1%或2%。

沿着进化的道路，植物主要对复制和修复自己感兴趣。他们在生物质中产生储存太阳能的效率是次要的。

事情仍然可以改变。

就像早期的美洲原住民将瘦弱的，非营养的Teosinte操纵成脂肪多汁的玉米粒一样，今天的植物可以被操纵成为更好的能量来源。

NREL高级研究员，高级科学家Mark Hanna在能源部国家可再生能源实验室(NREL)工作的研究员Arthur J.Nozik最近证明了用于水分解生产氢气的多结串联太阳能电池如何提供更高的效率 - - 超过40% - 通过使用多个半导体和/或具有不同带隙的特殊光活性有机分子以串联结构排列。

具有不同间隙的不同材料的耦合意味着光子可以被吸收并且在更宽的太阳光谱范围内转换成能量。

“在光伏领域，我们知道为了提高功率转换效率，你必须在串联排列中使用不同的带隙(即颜色)，这样它们才能更有效地利用太阳光谱的不同区域，”Nozik说。“如果你有相同的差距，它们会相互竞争，两者都会吸收相同的光子能量而不会提高太阳能转换效率。”

光合作用确实使用基于叶绿素分子的两个间隙来提供足够的能量来驱动光合作用反应。但是这两个间隙具有相同的能量值，这意味着它们不会相互帮助在更广泛的太阳光光谱范围内产生能量并提高转换效率。

此外，大多数植物确实使用全部强度的阳光，但转移其中的一些以保护植物免受损害。Nozik指出，虽然光伏发电使用第二种材料来获得光转换边缘，但植物却没有。

诺齐克说，NREL在DOE研讨会上的一个角色是通过现代合成生物学和基于高效光伏电池原理的遗传操作重新设计植物结构，帮助明确如何提高光合作用的效率。在合成生物学中，植物可以从头开始构建，从氨基酸构建块开始，允许形成最佳生物带隙。

新设计的植物会更暗，在某些自然界植物中加入一些生物色素，能够吸收太阳光谱红色和红外区域的光子。

随着植物有效储存更多的太阳能，它们可能作为替代可再生燃料来源发挥更大的作用。植物提供的食物也会得到提升。这意味着需要更少的土地来种植等量的食物。

“ 科学”手稿中的新信息将有助于指导新工厂的开发，这些工厂具有更好的将二氧化碳减少为生物质的倾向。这可能会刺激蓝藻的探索，蓝藻不仅占所有植物生命的四分之一，而且是基因工程改造成原料的理想候选者，因为与大多数其他植物相比，它们从光谱的完全不同的部分吸收光。

“这将是串联光伏电池的生物等效物，”Robert Blankenship说，他是科学论文的主要作者之一，研究圣路易斯华盛顿大学的光合作用。“那些可以有很高的效率。