盡管光能轉電能的概念十分有價值，但目前的光伏系統仍存在許多問題。舉例來說，其生產、加工過程產生的有毒副產品就導致了許多長期問題。此外，其在光照不足區域(北部地區)的運作效率十分低下。但如果光伏系統以生物為介質，那么上述問題都將得到一定程度的解決。
生物光伏(BPV)是一項旨在將自然的光合作用應用于太陽能發電的新興技術。相比于硅制成的太陽能電池，使用生物材料制成的太陽能電池來捕獲光能更具優勢，其生產成本更低，且具有自我修復、自我復制和可生物降解的功能，更加可持續。這種電池的制造過程是對環境無害的，此外，它還適用于光照直射不足的地方。
日前，西班牙加泰羅尼亞高級建筑學院的學生Elena Mitrofanova在其論文中提出一項以苔蘚為介質的光伏發電系統，直觀看來，是一組種植苔蘚的立面中空模塊化墻磚。
立面的苔蘚光伏發電系統
在光合作用過程中，植物利用光能把周邊環境中的二氧化碳和水轉化為有機化合物。“(苔蘚)釋放的有機化合物進入含有共生菌的土壤，細菌為生存對有機化合物進行分解，這一過程就產生了含有電子的副產品。”Mitrofanova說，“只需為這些微生物產生的電子提供一個電極，這些電子就能被收集且發電。”
其他種類的植物和藻類同樣適用于該發電系統，但唯獨苔蘚成為該系統的首選是由于其獨特的屬性。眾所周知，苔蘚是城市區域較為常見的一種植物，道路、墻壁、屋頂和樹木的縫隙都能發現它的身影。因此，該發電系統在城市區域內推行的阻力較低。此外，苔蘚優于其他高等植物的原因還包括重量負荷輕、吸水率高、無肥料需求、抗旱能力強和低維護成本。
一個苔蘚發電單位就是一個完整的生物電運行系統，由陽極生物材料(苔蘚)、陽極、陰極、陰極催化劑、允許正電荷(主要是質子)從陽極生物材料向陰極轉移的“鹽橋”組成。陽極即水凝膠和導電碳纖維組成的無土基質，水凝膠是一種可吸收其自身重量400倍的水分的聚合物，能與苔蘚濕度互補。發電系統中物質均不會破壞苔蘚的代謝運動。
苔蘚光伏發電系統的制造材料
除此之外，一個苔蘚發電單位面積為100×100毫米，一單位的發電量為0.35伏特。混合炭纖維和水凝膠的陽極(切得既小又薄)在的立方體中，有一層碳織物以及被苔蘚掩蓋的混合物。該發電系統還配有一個監測裝置，內設傳感器，每5秒自動檢測內部環境的勒克斯(光照單位)、濕度、溫度和電壓等指數，并即時保存數據。
將苔蘚電池設計成具有伸縮性的系統，可應用于城市地區是Mitrofanova的目標之一。苔蘚光伏電池的組織形式有并聯和串聯電路兩種，可安裝在建筑物的外墻。
模塊化墻磚除了扮演容器的角色，其本身還為苔蘚形成了一個保護層，使其免受陽光的直接照射，形成利于其生長的濕潤微氣候。僅有墻磚內部的底部為防水而上釉，其他部分都是沒有涂層的多孔粘土。粘土的吸水性很好，該系統可被動地接收雨水，而其中的水凝膠則可長期保存水分。
模塊化墻磚
目前為止，該苔蘚發電系統的發電量還十分有限，16個模組僅能產生3瓦特的電力。雖然發電量十分有限，但仍能為一些小型電器供能，例如電腦、手機和 LED照明系統等等。Mitrofanova堅信，未來科技具有實現較低能量需求和更高效率的可能，苔蘚光伏電池終有一天將成為人類的可行選擇。
為筆記本電腦、手機等物供電所需的估計苔蘚發電面積
責任編輯：付鵬艷
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