現(xiàn)代太陽能電池可利用光能產(chǎn)生電子和電洞，然后由半導(dǎo)體材料傳輸?shù)酵獠侩娐?，供人們使用。但是，很少有人關(guān)注到另一個由光能驅(qū)動的發(fā)電形式，即通過分解水分子得到帶相反電荷的質(zhì)子和氫氧化物的傳輸發(fā)電。近日，美國的研究人員在《焦耳》雜志上報道了一種新的設(shè)計，它在生產(chǎn)電能和咸水淡化方面具有很好的應(yīng)用前景。

研究人員制作了一種“離子模擬的電子P-N結(jié)太陽能電池”，利用光能來激發(fā)水的半導(dǎo)體特性，從而產(chǎn)生離子電。他們希望利用這種機理來制造一種可以直接在陽光照射下進(jìn)行海水脫鹽淡化的設(shè)備。

在最新設(shè)計中，研究人員將水通過兩種離子交換膜，其中一種膜主要運輸正電荷離子(如陽離子)的質(zhì)子，另一種主要運輸負(fù)電荷離子(陰離子)，如氫氧化物，他們就像一對“化學(xué)門”使電荷分離。再使用激光照射系統(tǒng)，使光敏的有機染料分子結(jié)合在膜上，繼而解放質(zhì)子。然后這些質(zhì)子將運輸?shù)侥さ乃嵝詡?cè)，產(chǎn)生最高可超過100 mV的離子電流(平均60 mV)。

然而，除了偶爾出現(xiàn)的超過100 mV闕值的情況，雙膜系統(tǒng)可以達(dá)到的電流水平仍然是其目前主要的限制。若要實現(xiàn)海水淡化，光伏電壓必須被放大到200 mV，但是研究人員對實現(xiàn)此目標(biāo)持有樂觀態(tài)度。

從長遠(yuǎn)來看，海水淡化只是研究人員開發(fā)的合成光驅(qū)動質(zhì)子泵的應(yīng)用之一。它也可能用于連接電子設(shè)備，為腦機接口提供信號，甚至給一些結(jié)合了活體組織和人工回路的“人造細(xì)胞”提供能量。