Biosolarzellen verwandeln Sonnenlicht in elektrische Energie – mit biologischen Komponenten aus der Natur. Nun haben zwei Forschungsteams eine Möglichkeit gefunden, die Effizienz von Biosolarzellen zu steigern.
Große Proteinkomplexe, sogenannte Photosysteme, sind etwa in Algen und Pflanzen für die Energieumwandlung verantwortlich. Besonders wichtig ist das Photosystem II (PSII). Es nutzt Wasser als Elektronenquelle für die Stromerzeugung.
Forscher bilden Kooperation aus der Natur nach
Doch das PSII hat einen Nachteil: Es kann nur einen Teil des Sonnenlichts nutzen. In der Natur haben Cyanobakterien eine Lösung gefunden, diese sogenannte Grünlücke zu umgehen. Die Bakterien produzieren spezielle Proteine, Phycobilisomen, die Licht sammeln.
Ein Forschungsteam der Ruhr-Universität Bochum und des Israel Institute of Technology konnte diese Kombination nun im Labor nachbilden, wie die deutsche Universität mitteilt. Entstanden ist eine Zweikomponnenten-Bioelektrode. Das Besondere: Hier interagieren die Multiproteinkomplexe miteinander.
Doppelt so viele Photonen können genutzt werden
Dabei setzten die Forscher kurzkettige chemische Quervernetzer ein. Diese fixierten die Proteine nah und dauerhaft aneinander. Die Folge: eine Stabilisierung der Superkomplexe. So konnten diese in maßgeschneiderte Elektrodenstrukturen eingesetzt werden.
Dieser Aufbau macht die Biosolarzellen effizienter. Durch die Verbindung zweier Spezies in halbkünstlichen Systemen können doppelt so viele Photonen innerhalb der Grünlücke genutzt werden wie in Systemen ohne Lichtsammelkomplexe.
Die Herstellung von Proteinkomplexen im Reagenzglas könnte es möglich machen, die Lebensdauer und die Herstellung von biologischen Komponenten zu verbessern. (agr)
