細菌是非常古老的生物，大約出現於37億年前。一直以來，普通人民群眾談“菌”色變，認為細菌就是會影響身體健康的一類生物，但在很多行業，細菌也是不可或缺的一部分。例如在食品行業發光發熱的乳酸；，生產調味品之一“醋”的醋酸菌；產生沼氣的甲烷菌；醫藥行業的抗生素之一鏈黴素；汙水處理過程中的“主力軍”異養菌（去除汙水中COD的的一類）、硝化菌、反硝化菌（在氮循環水質淨化過程中起主要作用的一類菌類）、聚磷菌（傳統活性汙泥工藝中一類可以在好氧狀態下將汙水中的磷超量吸入體內的菌類）等。
細菌，用對了就是無比強大的“武器”。面對因化石能源的日漸消耗以及燃燒化石能源造成的日益嚴重的氣候變暖問題，研究人員腦洞大開，自然界中細菌的種類與數量如此之多，它們可以在能源應用上出一份力嗎？
2016年，美國加州大學伯克利分校華人教授楊培東領導的研究小組通過用物理和化學方法，成功地讓原本生活在黑暗中一種名為Moorella thermoacetica的細菌利用起了太陽能。這種細菌生長在黑暗且缺乏氧氣的土壤中，利用環境中的氫氣將二氧化碳還原成乙酸。由於乙酸能夠被進一步合成為其它許多有機物，這種微生物對於捕捉並轉化大氣中的二氧化碳具有很高的價值。然而由於氫氣儲存不便，這種途徑具有一定的侷限性。
為了克服這一難題，楊教授帶領的課題組嘗試了新的途徑。他們將這種細菌培養在含有半胱氨酸和二價鎘離子的環境中。這兩種化合物相互作用，在細菌表面形成許多硫化鎘的納米顆粒，同時產生氫離子。硫化鎘能夠有效地吸收太陽能並將其轉化為電能，而細菌隨後利用這些能量，以大氣中的二氧化碳和環境中的氫離子為原料合成乙酸。整個過程相當於為細菌安上一個太陽能電池，讓原本不能利用太陽能的細菌進行了類似光合作用的過程。
但該研究的反應條件仍然限制了它的市場化，如果能進一步優化，有望提供一種對環境友好的新的利用太陽能的方式。
而在近日，據加拿大不列顛哥倫比亞大學（UBC）官網消息，該校研究人員利用細菌將光轉化為能量來製造太陽能電池，這種新電池產生的電流密度比以前此類設備更強，且在昏暗光線下的工作效率與在明亮光線下一樣。
研究人員表示，要在北歐和不列顛哥倫比亞省這樣陰雨天氣比較多的地方廣泛採用太陽能電池，這項創新邁出了重要一步。隨著技術進一步發展，這類由活體有機物製成——源於生物的（biogenic）太陽能電池效率可媲美傳統太陽能電池板內使用的合成電池。
以前建造源於生物的電池時，採取的方法是提取細菌光合作用所用的天然色素，但這種方法成本高且過程複雜，需要用到有毒溶劑，且可能導致色素降解。
為解決上述問題，研究人員將色素留在細菌中。他們通過基因工程改造大腸桿菌，生成了大量番茄紅素。番茄紅素是一種賦予番茄紅色的色素，對於吸收光線並轉化為能量來說特別有效。研究人員為細菌塗上了一種可以充當半導體的礦物質，然後將這種混合物塗在玻璃表面。他們採用塗膜玻璃作為電池陽極，生成的電流密度達0.689毫安/平方釐米，而該領域其他研究人員實現的電流密度僅為0.362毫安/平方釐米。
項目負責人、UBC化學和生物工程系教授維克拉姆帝亞·亞達夫表示：“我們記錄了源自生物的太陽能電池的最高電流密度。我們正在開發的這些混合材料，使其可通過經濟且可持續的方法制造，且最終效率能與傳統太陽能電池相媲美。”
亞達夫相信，這一工藝會將色素的生產成本降低10%。他們的終極夢想是找到一種不會殺死細菌的方法，從而無限地製造色素。此外，這種源於生物的材料還可廣泛應用於採礦、深海勘探以及其他低光環境等領域。
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