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太陽能微生物燃料電池(SMFC)是基于非半導體的系統，通過使用密封于燃料電池中的微生物消耗反應物來產生電力，其反應物(葡萄糖和氧)則由另一組微生物通過光合作用固定二氧化碳和水在燃料電池內部再生。這種相互依賴的共生關系，使得電池可以在日光下長時間發電，長達幾千小時，而不需補充微生物燃料電池反應物。

據外國媒體報道，NRL生物分子科學和工程中心已經獲得了美國關于完全由太陽能和微生物驅動的自組裝、自修復且獨立的微生物光電化學太陽能電池的專利。生物/分子科學與工程中心研究化學家Lenny Tender博士表示，自然光合系統，如樹木和藻類由于自我修復，從而高度耐用;團隊將光合生物與自組裝和自我維持的微生物燃料電池(BMFC)結合起來，以實現耐用的光電化學太陽能電池。

BMFC通過下側水中的氧(氧化劑)氧化存在于沉積物孔隙的有機物質(燃料)產生電力，并且通過外部電路連接到位于上側水中的陰極，其中，陽極由海洋沉積物組成。與開放的基于海洋的BMFC發電機不同，SMFC設備不需要來自沉積物和海水的持續流動來保持發電，而是循環利用封裝在單元內的有機物質來再生反應物。

當二氧化碳積聚和上側水中的氧氣消耗時，在較淺的沿海環境中獲得的微生物得以加速繁殖，這些生物使用太陽能將電極產品轉化為葡萄糖和氧氣，這可以在電極反應中被重新利用。

SMFC將能量儲存與電力輸出相結合，當陽光充足時，光合作用將導致燃料和氧化劑的產生，其中一些可以立即用于產生電力，而當沒有太陽時，剩余部分積累用于以后使用。這一理想過程，無需電容器或電池存儲設備。

SMFC可以串聯組成電堆以增加電壓，并且可以為當前使用常規光伏電源的任何設備供電。但是，還需進一步解決限制因素以完成商業化。