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几十亿年来，植物一直在使用一种绿色色素来捕获阳光，将其转化为电子流，并将能量存储在大型有机分子（也称为食物）的化学键中。鉴于这种成功的历史，瑞士洛桑联邦理工学院的化学家迈克尔·格雷策尔和他的同事们在着手构建更好的太阳能电池时，转向了一种形状和颜色都与叶绿素相似的化合物。
格雷策尔的研究可能是可以发电的有色窗户的先驱——这一进步可能导致整栋建筑物发电，而不仅仅是屋顶。在11月4日出版的《科学》杂志上发表的一篇论文中，格雷策尔和他的同事概述了他们为使这种染料敏化太阳能电池在市场上更普及而采取的两大步骤：他们提高了效率并降低了电池的成本。
染料敏化太阳能电池，因其能够吸收阳光的彩色分子而得名，其制造成本可能比其他类型的电池更低。但研究人员和制造商 раньше 在染料中使用了稀有且昂贵的金属钌，并且在格雷策尔 1991 年发明的电池中仅实现了低电压。格雷策尔的团队发现，一种含锌化合物，是被称为卟啉的一类分子的一部分，例如叶绿素或使血液呈红色的血红蛋白中的含铁血红素，可以更好地吸收阳光。与另一种染料结合使用，并与用于传导电子的钴基液体结合使用，新型电池既便宜又高效。
事实上，新型电池可以将吸收的可见光谱中略高于 12% 的阳光转化为电流，并且电压高于以前的同类电池。研究人员表示，通过调整染料以帮助它们吸收红外光，他们可能会实现 15% 的效率。这更接近于由高纯度硅制成的太阳能电池，后者可以转换大约 20% 的入射阳光。
研究团队在发给大众科学的电子邮件中表示：“[其]主要优点是重量轻、柔韧性好，以及透明度和用于建筑集成光伏玻璃面板的多色选项”（想想：窗户中也有发电功能的彩色玻璃）。“新型电池的最终生产成本将大大低于传统设备。”
然而，还有其他竞争者争夺内置于建筑物本身的光伏设备的角色。塑料太阳能电池或有机光伏电池不需要任何液体（此电池中用于传导电子的钴基液体需要高挥发性溶剂），并且可以使用现有机器轻松制造。布鲁克海文国家实验室的环境工程师 Vasilis Fthenakis 和 Annick Anctil 在一封发给大众科学的电子邮件中写道，这种有机光伏电池“更稳定，可能更容易制造”，他们没有参与这项研究。
然而，染料敏化电池的优势在于效率。塑料电池和染料敏化电池通常都依赖相同的分子来吸收光，但是，一旦吸收了光子，与竞争对手不同，染料敏化电池几乎可以将所有光子转化为电能。此外，这种太阳能电池在弱光下工作得更好——就像植物在阴天散射的光线或森林的阴影中茁壮成长一样——在这些条件下，它们可以比其他光伏器件更有效地吸收更多的入射阳光。这意味着染料敏化设计可能会在阳光不太强烈的地方和时间找到用途。斯坦福大学的材料科学家迈克尔·麦克吉说：“它们在中午可能表现不佳，但它们在一天中早些时候和晚些时候可以表现更好。因此，性能差距可能没有看起来那么大。”
互动制作：Krista Fuentes。欧柏林学院光伏阵列照片由 Robb Williamson 提供