生物發(fā)電站內(nèi)直接從太陽獲取能量的最小構建塊基本上是由收集器包圍的微型反應堆，捕獲光子并將它們轉(zhuǎn)發(fā)到中心。結構與組件相互作用之間的密切關聯(lián)提高了生產(chǎn)力，這是國際研究團隊用于提高太陽能技術效率的戰(zhàn)略。在Friedrich-Alexander-UniversitätErlangen-Nürnberg(FAU)，物理化學I主席正在該領域開展研究，最新研究成果發(fā)表在Nature Chemistry雜志上。

綠色植物，藻類和一些細菌利用陽光轉(zhuǎn)換能量。葉綠素中的色素吸收電磁輻射，引起電子中的化學反應。這些反應發(fā)生在復雜蛋白質(zhì)結構的細胞核中，專家稱之為光系統(tǒng)I和II。在這些光系統(tǒng)中發(fā)生的過程由催化劑以一定順序誘導。在第一步中，氧氣從水中釋放出來。以下反應制備碳水化合物的生產(chǎn)，其中不需要進一步的能量來源。

光系統(tǒng)的反應中心被分成固結復合物的光吸收顏料包圍。這些天線增加了可用于光線射擊和擴展可用波長范圍的區(qū)域，這兩者都是有利能量平衡的先決條件。每個反應堆堆芯被大約30個天線包圍?？茖W家們進行的實驗仍遠未復制自然界的復雜性。通常，1：1的比例是可以實現(xiàn)的最佳比例：一種光吸收分子與一種用于氧化水的催化劑組合。

由Dirk Guldi教授和他的前雇員Konstantin Dirian博士領導的研究小組希望通過合成基于光系統(tǒng)II中結構和功能之間相關性的模塊來革新太陽能技術。在新開發(fā)的系統(tǒng)中，光吸收晶體(例如已經(jīng)用于LED，晶體管和太陽能電池的晶體)被分層到圍繞水氧化催化劑的六邊形蜂窩網(wǎng)絡中，在中心具有四個釕金屬原子。當以相當簡化的方式示出時，由具有共同長軸的兩個部件組成的緊湊，穩(wěn)定的單元使人聯(lián)想到圓柱形電池。在自組裝化學過程中，這種“微型發(fā)電站”產(chǎn)生二維板條。像柵格中的層一樣，

這不是對自然光系統(tǒng)中發(fā)現(xiàn)的理想排列的完全準確的再現(xiàn)，但原理是相同的。五個具有捕獲光能力的蜂窩形狀的大分子在每個反應堆堆芯周圍形成一個護套，并且已經(jīng)表明這些小型發(fā)電站在收集太陽能方面是有效且成功的。它們的效率超過40%，損失很小。也可以使用來自植物反射的色譜的綠色部分的波長。這些研究結果滋養(yǎng)了太陽能技術有朝一日能夠像大自然一樣有效利用太陽能的希望。