摘要：该概念模型在光照与暗场条件下分别获得0.34 ± 0.01 和 0.19 ± 0.02 mW cm-2的最大功率密度输出，并且展现出稳定的太阳能蓄放循环性能。此外，通过改变储能模块（聚吡咯电容电极）的电容量，体系充/放电时间可得到有效调控。
中国科学院长春应用化学研究所博士生张鹤独自坐在实验台前，通过观察电化学工作站数据的运行情况，不断手动调整装置的连接模式。这是他近段时间以来工作日常的缩影。
“有时候循环测试可能需要十几个小时，操作者必须寸步不离地守在实验装置前。”他告诉《中国科学报》。
最近，张鹤终于得以短暂地放松。在中国科学院院士董绍俊的指导下，他所在的团队通过构建基于水/氧循环的生物光电化学模型，成功实现了集成化体系下太阳能的连续转化与存储。相关成果日前发表于《美国化学会志》。
不间断的太阳能
地球自转，引起了自然界中白昼与黑夜的交替变化，这导致了区域性的阳光照射是间歇的、非连续的。
对于传统光伏器件而言，要想获得源源不断的电力输出，连续不断的光照是装置正常运行的最基本条件。然而，受区域性光照间歇的影响，光伏器件中的能源转换（光能到电能）是一个非连续性过程。这在很大程度上限制了太阳能的直接利用，使其不能满足实际生产生活中日以继夜的电力需求。
为解决这一问题，科学家们提出了相应的能源储备战略，通过将光电化学体系与二次电池或液流电池体系连用，实现了太阳能的转化与存储。
“但是，多体系连用存在系统复杂、成本较高、能量传输损耗严重等缺点。”论文第一作者张鹤分析，多体系连用一方面需要考虑体系与体系间的匹配问题，另一方面能量在传输转移过程中容易以热能形式出现不可避免的损耗。这样一来，既增加了设备成本，也不利于存储能源的有效利用。
2018年，该团队通过将n—型半导体光阳极与多铜氧化酶生物阴极相匹配，成功构建了一个基于水/氧循环的生物光电化学池，实现在体系水/氧循环状态下从光能与化学能到电能的连续稳定转化。
不过，与传统光电化学体系相同，该体系的运行完全受控于外界光照情况，亟须进一步修正。
“我们团队在此前研究工作的基础上，通过引入储能模块（聚吡咯电容电极），建立起一个集成化的生物光电化学模型体系。在体系中水/氧自循环的状态下，实现了光照与暗场条件下源源不断的电力输出。”张鹤说。
