Sonnenenergie: Kanadische Forscher bauen Solarzellen mit Bakterien

Bakterien vom Stamm E. coli können unschöne Infektionen verursachen. Sie sind aber nützlich, und das nicht nur in unserem Darm: Kanadische Forscher haben eine Solarzelle gebaut, in der gentechnisch veränderte Bakterien dafür sorgen, dass Licht absorbiert wird.

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Tomate: Lycopin absorbiert Licht sehr effektiv.
Tomate: Lycopin absorbiert Licht sehr effektiv. (Bild: Penny Greb/USDA ARS)

Eine neuartige Form von Solarzellen haben kanadische Forscher entwickelt: Sie nutzen einen Farbstoff, den Bakterien produzieren, um Sonnenlicht zu absorbieren. Diese Zellen sollen auch in Regionen, in denen die Sonne nicht so häufig scheint, effizient eingesetzt werden können.

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Bei biogenen Solarzellen wird ein Farbstoff verwendet, den Bakterien für die Photosynthese brauchen. Die Forscher der University of British Columbia (BC) in Vancouver haben das Bakterium Escherichia coli (E. Coli) gentechnisch so verändert, dass es den Farbstoff Lycopin in großen Mengen produziert.

Lycopin ist der Stoff, der Tomaten und Hagebutten ihre Farbe gibt und Licht sehr effektiv absorbiert. Die Forscher haben die Lycopin-produzierenden E. Coli mit einem halbleitenden Mineral beschichtet und auf ein Glassubstrat aufgebracht. Mit dieser Anordnung konnten sie eine Stromdichte von 0,686 Milliampere pro Quadratzentimeter erzielen.

Das sei etwa doppelt so viel, wie frühere biogene Solarzellen erreicht hätten, sagen die Forscher. Zudem habe ihr Ansatz den Vorteil, dass sie den Farbstoff in den Bakterien belassen. Bisher wurde der Farbstoff aus den Bakterien extrahiert, was aufwendig ist und den Einsatz giftiger Lösungsmittel erfordert.

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Der Vorteil der biogenen Solarzellen ist, dass sie bei wenig Licht ebenso effizient arbeiten wie bei viel Licht. Das bedeutet, sie könnten auch in Regionen, wo der Himmel oft bewölkt ist, eingesetzt werden. Die Zellen seien somit "ein wichtiger Schritt, um Solarenergie wirtschaftlicher zu machen", sagt Projektleiter Vikramaditya Yadav.

Ein weiterer positiver Aspekt sei die Stromdichte - es sei die höchste, die bisher bei biogenen Solarzellen gemessen worden sei. Schließlich ließen sich die von ihnen entwickelten Hybridmaterialien nachhaltig und günstig herstellen. Das Höchste wäre, einen Prozess zu entwickeln, bei dem die Bakterien am Leben blieben, sagt Yadav. Dann könnten sie immer weiter Lycopin produzieren.

Die Forscher haben ihre Ergebnisse in der Fachzeitschrift Small veröffentlicht.

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