在人類發(fā)明硅基太陽能電池之前，自然界中的硅藻早就開始利用二氧化硅來收集太陽能。藻類外殼利用陽光的構(gòu)筑是未來太陽能電池原材料和模型構(gòu)筑的最佳供體。挪威科技大學（NTNU）和挪威科技工業(yè)研究院（SINTEF）組成斯堪迪納維亞半島最大的跨學科團隊正在利用硅藻和其他單細胞藻類作為未來太陽能電池研究的模板，來制造太陽能利用率與藻類媲美的硅藻太陽能電池。
藻類有200 個門，10 萬多個種，大多數(shù)生活在海水中，能利用太陽能進行光合作用。藻類是世界上光能利用最成功、光能利用率最高的有機體，其能較少的反射太陽光，并通過網(wǎng)格毛孔捕獲太陽能。藻類高效利用陽光的最大秘密在于其外殼，其中單細胞的硅藻外殼是最佳模型。硅藻外殼是由結(jié)構(gòu)極為復雜精密的二氧化硅組成10~50nm 的六邊形微孔排列形成絲網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。這種復雜的結(jié)構(gòu)能使射進的光線無法逃逸。該項目負責人Gabriella Tranell 表示，這種紋飾繁密的藻殼不僅增強了硅藻的硬度和強度，使其具有能懸浮起來的機械性能，而且提高了其運輸營養(yǎng)物質(zhì)和吸附、附著的生理功能，且阻止了有害物質(zhì)進入，增強了光吸收率。
該團隊從世界上一萬多種硅藻中篩選出外殼結(jié)構(gòu)最好的微藻：假微型海鏈藻、牟氏角毛藻、羽紋藻和圓篩藻。其中圓篩藻的外殼結(jié)構(gòu)最好，但圓篩藻卻很難培養(yǎng)。研究人員應(yīng)用納米技術(shù)，利用延展性較好的貴金屬金為原材料，以硅藻外殼為模具，用生物模板法復制了具有優(yōu)質(zhì)光學性質(zhì)的硅藻外殼結(jié)構(gòu)。接著測試了該黃金仿生結(jié)構(gòu)復制品的各個結(jié)構(gòu)和光學性質(zhì)，并利用計算機進行模擬。而后通過計算機模擬獲得不同外殼各層組件的結(jié)構(gòu)（如不同孔徑、形狀等）的光學測試闡釋了硅藻外殼捕獲太陽光、反射太陽光的原理和最佳入射光角度與結(jié)構(gòu)選擇。據(jù)此獲得計算機模擬的光吸收最佳模型并依此尋找自然界中的最佳硅藻外殼。
在現(xiàn)實中為了使硅藻外殼表面不覆蓋其他雜質(zhì)且形成不相互重疊的外殼單層，研究者先用海藻酸清洗去外殼上所有有機物質(zhì)和雜質(zhì)，然后嘗試讓帶負電荷的硅藻外殼在帶正電荷的平板上形成平坦的單分子層。另外研究者也嘗試用梯度密度法，即讓硅藻在兩種不相容液相（如水與氯仿）交界面處自然形成單細胞外殼層。
獲得高質(zhì)量、耐熱、耐化學腐蝕的硅藻外殼，是硅藻的重中之重。該團隊通過控制培養(yǎng)基中氮、磷、鋅、維生素和微量元素等來調(diào)控硅藻合成外殼。通過特定時期減少硅酸鹽濃度、添加二氧化鈦，使得外殼表面覆有導電性的二氧化鈦。
研究負責人Gabriella Tranell 表示，雖然不能確定用硅藻外殼和納米技術(shù)生產(chǎn)的太陽能電池的上市時間，但她堅信他們的團隊可以成功，并利用生物仿生學原理使太陽能電池像植物一樣，根據(jù)太陽位置和強度調(diào)整自身的位置及其仿生結(jié)構(gòu)。
