生物質(zhì)能主要是指植物通過葉綠素的光合作用將太陽能轉(zhuǎn)化為化學能并貯存在生物質(zhì)內(nèi)部的能量。它是僅次于煤炭、石油和天然氣而居于世界能源消費總量第四位的能源，在整個能源系統(tǒng)中占有重要地位。

生物光伏利用光合微生物(如藍藻)作為光電轉(zhuǎn)換材料，具有碳中性、良好的環(huán)境相容性和潛在低成本等特點。但目前生物光伏發(fā)電最大的問題是，BPV系統(tǒng)的輸出功率很低，比太陽能光伏低3個數(shù)量級以上。其主要原因是藍藻等光合微生物雖然具有很高的光合效率，但產(chǎn)電活性很弱。在直接改造藍藻以強化其產(chǎn)電活性方面，至今仍沒有突破，難以走向應(yīng)用。

記者了解到，李寅研究組成功合成的微生物組，由一個能夠?qū)⒐饽軆Υ嬖赿-乳酸的工程藍藻和一個能夠高效利用d-乳酸產(chǎn)電的希瓦氏菌組成。在這個合成微生物組中，d-乳酸是兩種微生物間的能量載體。

李寅稱，藍藻吸收光能并固定二氧化碳來合成能量載體d-乳酸，希瓦氏菌氧化d-乳酸進行產(chǎn)電，由此形成一條從光子到d-乳酸再到電能的定向電子流，完成從光能到化學能再到電能的能量轉(zhuǎn)化過程。

克服兩種微生物之間生理不相容難題

記者了解到，李寅研究組的創(chuàng)新之處在于通過在遺傳、環(huán)境和裝置層面的設(shè)計、改造和優(yōu)化，他們有效克服了兩種微生物之間生理不相容的問題。由此創(chuàng)建的雙菌生物光伏系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)高效、穩(wěn)定的功率輸出，其最大功率密度比目前的單菌生物光伏系統(tǒng)普遍提高10倍以上。

據(jù)資料顯示，李寅研究組采用連續(xù)流加培養(yǎng)方式，使得該雙菌生物光伏系統(tǒng)可穩(wěn)定實現(xiàn)長達40天以上的功率輸出，且平均功率密度達到較高水平，產(chǎn)電時長和單裝置輸出功率均達到了目前BPV系統(tǒng)的最高水平。

尤其值得一提的是，這是國際上首次利用具有定向電子流的合成微生物組創(chuàng)建生物光伏系統(tǒng)，也是我國第一臺生物光伏原型裝置。研究表明，合成微生物組可以顯著提高BPV光電轉(zhuǎn)化效率，打破了人們對生物光伏效率和壽命難以提高的固有認識，為進一步提升BPV光電轉(zhuǎn)化效率奠定了重要基礎(chǔ)。

專家們認為，雖然生物光伏為太陽能利用提供了一條生物學路徑，但這是一個全新的交叉學科。應(yīng)該說，生物光伏目前在我國仍處于研發(fā)階段，要真正走向規(guī)模應(yīng)用，還有很長的路要走。