德国鲁尔-波鸿大学（RUB）的研究人员成功开发出一种生物基太阳能电池，该电池利用植物光合作用中的两种关键蛋白质——光系统I和光系统II，通过嵌入复杂的分子结构来产生有效的电子电流。

由分析化学与电化学科学中心（CES）的Wolfgang Schuhmann教授和植物生物化学系的Matthias Rogner教授领导的研究团队，在《应用化学》期刊上发表了相关报告。光系统I和II在植物叶片中高效利用光能，将二氧化碳转化为氧气和生物质。然而，波鸿大学的生物基太阳能电池旨在产生电力而非生物质。Rogner教授的团队从生活在日本温泉中的嗜热蓝藻中分离出这两种光系统，由于这些蓝藻的极端栖息环境，其光系统比普通物种的蛋白质更稳定。

Schuhmann教授的研究小组开发了复杂的电子导电材料，称为氧化还原水凝胶。研究人员将光系统嵌入这些水凝胶中，以便将其连接到光伏电池的电极。该电池由两个腔室组成：第一腔室中，光系统II从水分子中提取电子，产生氧气；电子通过氧化还原水凝胶迁移到电极，并连接到第二腔室的电极。第二腔室中，电极通过光系统I上的不同氧化还原水凝胶传导电子，电子传递给氧气生成水。这些过程依赖光能，因此在光照下，封闭系统内会产生连续电流。

为了提高效率，两个电极之间必须存在电位差。波鸿大学的研究人员通过使用不同电位的氧化还原水凝胶建立了这种差异，该电位差决定了生物太阳能电池的电压和效率。目前，该生物基太阳能电池每平方厘米的效率为几个纳瓦。Rogner教授表示：“该系统可以被视为半人工发展的一个蓝图，其中光合作用中的自然光系统用于光驱动产生类似于氢气的二次能源载体。”