讓智能窗戶具有發(fā)電的能力是未來的發(fā)展方向，而科學(xué)家們則更進一步，他們將讓智能窗戶廣泛應(yīng)用在人們的日常生活中。

染料敏化太陽能電池是模仿光合作用原理，研制出來的一種很薄的柔性材料，可以產(chǎn)生透明的電子電路，將這種材料嵌在窗戶里裝上墻，該建筑物就可以使用這種窗戶供電。總有一天，這種材料將會比現(xiàn)在的太陽能電池板技術(shù)更具備優(yōu)勢，但是，由于對分子水平上光敏染料與半導(dǎo)體表面是如何相互作用的缺乏了解，使得該技術(shù)至今仍然無法進一步提高效率。

今年早些時候發(fā)表在《Nanoscale》期刊上的一項研究進一步揭示了染料和半導(dǎo)體表面相互作用的機理。來自劍橋大學(xué)的科學(xué)家們在美國能源部阿貢國家實驗室研究出的這項結(jié)果，可以幫助研發(fā)一項新技術(shù)，通過利用窗戶的表面產(chǎn)生電能，來幫助城市變得更節(jié)能。

該研究模擬了有機染料和半導(dǎo)體表面之間組裝完全的太陽能電池窗戶，以及其中工作電極的分子結(jié)構(gòu)，該電極為導(dǎo)體，電流將從此經(jīng)過。敏化染料則吸附在納米多孔二氧化鈦膜面上，從防曬霜到顏料、食用色素，到處都有二氧化鈦的身影。此前的研究已經(jīng)模擬了組成太陽能電池窗的單個部件的分子結(jié)構(gòu)，但并沒有考慮到太陽能電池的每一個部件的化學(xué)成分可能對太陽能電池的效率所造成的影響。

該研究的作者，劍橋大學(xué)分子工程研究小組組長JacquiCole在一份聲明中說道：我們的研究已經(jīng)證明了某些化學(xué)成分能夠明顯對太陽能電池的光伏性能造成影響，而其中的一些成分此前一直都被忽略了。我們只需要適當(dāng)?shù)靥岣哌@些太陽能電池的性能，就可以使得它們更加具有競爭力，因為價格與性能的關(guān)系決定了太陽能電池產(chǎn)業(yè)的經(jīng)濟性。與其它太陽能電池技術(shù)相比，制造染料敏化太陽能電池的成本非常便宜。

最近也有一些其它研究正在研制類似的技術(shù)，期望可以有效地在廣泛的范圍內(nèi)吸收陽光獲得電能。來自密歇根州立大學(xué)的研究人員建造了類似的透明太陽能電池板，據(jù)科學(xué)家稱，如果該技術(shù)能夠應(yīng)用于該國數(shù)十億平方米的可用玻璃表面，那就可能可以完全替代掉化石燃料。而來自麻省理工學(xué)院的另一項研究則將人工DNA螺旋結(jié)構(gòu)與染料結(jié)合在一起來獲取光能，盡管這種特殊的機制目前還沒有被制成像窗戶或紡織品這樣的材料。

在Cole的研究中，進一步了解染料與二氧化鈦結(jié)構(gòu)之間的相互作用，將可以通過合理的設(shè)計，為獲得更加合適的染料敏化太陽能電池的染料的分子工程提供一個工具。這種染料可以幫助人工材料從太陽中獲取光，類似于植物在光合作用過程中采光的方式。染料分子在陽光照射中被激發(fā)出來，使得能量通過可導(dǎo)電的二氧化鈦流動，這樣染料就被吸收了。

Cole表示：這便激發(fā)了回路中的電流。

而他們使用了一種名為MK-2的有機染料，該材料目前還處于實驗室的試驗階段。但金屬有機染料已經(jīng)開始商業(yè)化了。Cole還指出，一幢位于奧地利格拉茨的塔型建筑已經(jīng)在塔頂部分使用了發(fā)電窗戶。

至此，使用這種技術(shù)的太陽能窗戶的商業(yè)化正在積極地推進當(dāng)中，而部分由它們提供動力的示范性建筑也已經(jīng)建造出來了。