碳基能源的使用是现代社会的基石也是现今环境问题的根源。生物光伏技术（Biophotovoltaics, BPV）旨在利用自然界的高效的产氧光合系统将太阳光能转化为可利用清洁能源。BPV把产氧光能自养微生物 （比如如蓝藻）集成到电化学池中，通过胞外电子传递途径将水光解产生的电子富集到电极上，进而用于生产电能或者氢能。理论上BPV的光能利用效率可达10%-30%，远高于生物质所能储存的能量（~1%）。但是，经过近十年的发展，BPV作为一个新兴技术的实际能量效率仍远低于1%。

在蓝藻的胞内电子传递过程中，电子从水光解到最终的受体需要经过复杂的传递途径。水在光系统II被光解过，依次通过质体醌、细胞色素b6f蛋白复合体传递到光系统I，最后用到二氧化碳的固定和其它代谢电子受体。每 一个传递步骤都会造成一定量的损耗，也就是电子泄露。比如一部分电子需要用于中和代谢过程中产生的氧自由基；又比如高光照条件下的假环式电子传递（梅勒反应）造成了相当最的光合电子的损耗。识别这些电子泄露可以有效的防止甚至利用它们，进而提高电子的利用效率和最终的系统光能转化效率。

近日，德国亥姆霍兹环境研究所赖斌课题组通过对文献报道的系统性研究，半定量化地鉴别了各个电子泄露途径以及它们在整个电子传递链中的贡献。文中计算了水解光合电子沿着胞内电子传递途径到不同新陈代谢电子受体的电子泄漏，并预测了细胞外电子传递速率的潜力。计算得出假环式电子传递和固碳是主要的电子泄漏途径。文中提出了通过跨学科的研究方法，建议采用系统与合成生物学、生物系统工程和材料科学等集成手段，来降低相关的电子损耗，最终有可能将生物光伏的光能利用效率比目前的水平提高近两个数量级。