开展和运用可再生能源是人类社会完结可持续开展的必经之路。作为地球上最丰厚的可再生能源，太阳能运用的根底和应用研讨具有严重的科学和现实意义。
光伏发电是太阳能运用的首要方法，其技能中心是运用半导体资料将太阳能转化为电能。跟着能量转化功率的不断进步和制作本钱的不断下降，全球太阳能光伏装机容量累计已超越500 GW。可是，部分光伏资料含有毒元素，抛弃太阳能电池板总量大且难以收回，且光伏器材制作进程触及有毒有害化学品的运用。跟着太阳能光伏的不断推行运用，其对环境的潜在负面冲击不行忽视。
生物光伏（biophotovoltaics, BPV）为太阳能运用供给了一条生物学途径。生物光伏运用光合微生物（如蓝藻）作为光电转化资料，具有碳中性、杰出的环境相容性和潜在低本钱等特色，有望成为环境愈加友爱的新一代太阳能发电技能。
但是，当时BPV体系的输出功率很低，比太阳能光伏低3个数量级以上。其首要原因是蓝藻等光合微生物尽管具有很高的光合功率，但产电活性很弱。在直接改造蓝藻以强化其产电活性方面，现在没有有成功的报导。
为了进步BPV光电转化功率，中国科学院微生物研讨所李寅研讨组另辟蹊径，规划并创立了一个具有定向电子流的组成微生物组，来处理蓝藻直接产电活性弱小的问题。
该组成微生物组由一个能够将光能储存在d-乳酸的工程蓝藻和一个能够高效运用d-乳酸产电的希瓦氏菌组成（如图）。在这个组成微生物组中，d-乳酸是两种微生物间的能量载体。蓝藻吸收光能并固定CO2来组成能量载体d-乳酸，希瓦氏菌氧化d-乳酸进行产电，由此构成一条从光子到d-乳酸再到电能的定向电子流，完结从光能到化学能再到电能的能量转化进程。
经过在遗传、环境和设备层面的规划、改造和优化，研讨人员有用克服了两种微生物之间生理不相容的问题。由此创立的双菌生物光伏体系完结了高效、安稳的功率输出，其最大功率密度到达150 mW/m2，比现在的单菌生物光伏体系普遍进步10倍以上。选用连续流加培育方法，该双菌生物光伏体系可安稳完结长达40天以上的功率输出，且均匀功率密度到达135 mW/m2的较高水平，在产电时长、单设备输出功率两方面均到达了现在BPV体系的最高水平。
这是国际上运用具有定向电子流的组成微生物组创立生物光伏的首例报导，也是我国第一台生物光伏原型设备。该研讨证明了运用具有定向电子流的组成微生物组能够明显进步BPV光电转化功率，打破了人们对生物光伏功率和寿数难以进步的固有知道，为进一步进步BPV光电转化功率奠定了重要根底。
具有定向电子流的双菌生物光伏卡通示意图
来历：中国科学院微生物研讨所
