میلیونها سال تکامل موجب شده فوتوسنتز به فرایند بسیار موثری برای تولید انرژی تبدیل شود اما دستیابی به سیستم های فوتوسنتز مصنوعی برای تولید برق که بتواند اثربخشی مناسبی داشته باشد دشوار بوده است.
دانشمندان طی چهل سال گذشته می دانسته اند که یک پروتئین فوتوالکتریک پیچیده موسوم به "فوتوسیستم یک" (PS1) می تواند خارج از یک سلول گیاه زنده کار کند.
بعدها نیز کشف شد که این پروتئین می تواند نور خورشید را به انرژی الکتریکی با کارایی حدود 100 درصد تبدیل کند؛ این میزان بسیار کاراتر از جریان هایی است که اغلب سلول های خورشیدی دست ساز انسان موفق به تولید آن بوده اند.
دانشمندان شیوه ای را برای استخراج موثر PS1 از برگ ها یافته و موفق شده اند از این پروتئین برای ساخت سلول های بیوهیبرید استفاده کنند که وقتی در معرض نور خورشید قرار می گیرند جریان برق تولید کنند.
میزان برقی که این سلول ها می تواند در هر اینچ مربع تولید کنند بسیار کمتر از سلول های فوتوولتاییک تجاری است. همچنین عملکرد این سلول های خورشیدی به سرعت رو به زوال می گذارد.
پیشرفت محققان وندربیلت پیش از این در این بوده است که تلاش کرده اند PS1 را به فلز بیافزایند، آنها از این پروتئین برای تقویت سیلیکون استفاده کردند تا بتوانند سلول های خورشیدی بیوهیبریدی کاراتر بسازند. تولید این سلول ها به نسبت ساده تر است.
سطح ورقه های نازک سیلیکونی با محلول آبی PS1 پوشانده شد و سپس در یک محفظه خلاء قرار داده شد تا آب آن تبخیر شود. این کار موجب شد تا لایه ای از PS1 فقط 100 مولکول ضخامت داشته باشد.
نتایج بسیار چشمگیر بود. سلول خورشیدی ترکیبی از سیلیکون و PS1 توانست 850 میکروآمپر برق در هر سانتی متر مربع با ولتاژ 0.3 ولت تولید کند که این میزان دو و نیم برابر جریانی است که سلول های بیوهیبریدی تولید می کنند.
این گروه از محققان تخمین می زنند یک پانل 0.6 متری از سلول های بیوهیبریدی می تواند 100 میلی آمپر با ولتاژ یک ولت تولید کند که انرژی کافی برای روشن کردن وسایل الکتریکی کوچک است.
این سلول ها همچنین دوام بیشتری دارند. در حالی که سلول های خورشیدی بیوهیبرید طی چند هفته خراب می شوند اما سلول های ساخته شده توسط محققان وندربیلت 9 ماه بدون آنکه عملکردشان دچار اختلال شود کار می کنند.
