用功能风水对抗化石燃料
彩色玻璃不仅是世界上最古老的艺术形式之一；它也可能是解决能源危机的关键。
随着全球人口的激增，地球的能源需求达到了最高点。超过85%的能源来自化石燃料的燃烧，因此，温室气体排放量正在攀升。我们很少意识到太阳每小时提供的能量比人类一年所能使用的还要多。要是我们有办法收获这种潜在的能源就好了。
传统上，人们已经转向硅基太阳能电池，那些你可能已经注意到的不美观的块状屋顶附件，作为一种流行的光收集解决方案。但让我们面对现实吧，这些硅电池不仅丑陋，而且效率相对较低，成本也较高。为了让太阳能扎根，我们需要一种解决方案，不仅是一个伟大的装饰，而且更具成本效益。
我们对能源需求的答案可能会以半透明的彩色玻璃窗的形式出现，这种玻璃窗能够通过染料利用阳光，进而发电。挪威发明家Michael Gratzel发明了“染料敏化太阳能电池”（DSSCs），理想情况下，这种电池可以使用廉价的可生物降解材料制造。科学的进步最终使DSSCs能够与硅基太阳能电池的能量输出相匹配，但目前染料开发的局限性意味着在你看到这些功能风水片突然出现之前还有很长的路要走。
就像植物光合作用依赖于叶绿体中的绿色染料一样，DSSC能量的产生也依赖于有色染料。就像叶绿体一样，DSSCs表面的染料以电子的形式收集太阳的能量。当植物染料将这些电子传递到其他蛋白质上时，这些太阳能电池中的染料将它们传递到一层极薄的二氧化钛上，二氧化钛利用这些电子发电。当夜幕降临时，植物会产生糖来生长，而DSSCs将为你的家庭提供电力。
虽然染料可以让你在未来用太阳能电池装饰房间，但它们丰富的自然资源也是科学兴奋的源泉。然而，虽然有很多染料可以给你的衣服上色，但找到能与导电玻璃形成正确相互作用的染料是一项艰巨的任务。
Gratzel的第一个电池是用一种红色钌基染料制成的。与你衬衫上的颜色不同，钌是一种稀有金属，每盎司售价约60美元。它在DSSCs中的应用将推动这项技术的价格超过目前的太阳能电池价格。化学家们目前正致力于发现能够与导电窗格配对的更具成本效益的染料。有希望的替代品包括镍基和锌基染料，这两种染料都低于每磅10美元。
更令人兴奋的是有机染料的潜力，有机染料是由碳、氮或氧组成的分子，具有收集阳光的能力。这些分子不仅会扩大染料池，而且还会增加产品的成本效益，因为有机分子通常比无机分子便宜。
尽管可用的潜在染料源数量众多，但在增加DSSCs的电输出方面进展甚微。自1991年被发现以来，DSSCs在能量效率方面才刚刚开始提高，但要想与硅基太阳能电池相媲美，它们还有很长的路要走。这种缓慢的改进速度很大程度上是由于人力资源的不足——要花费数年时间来梳理大量的染料，还有更多的分子需要探索。这个问题开始看起来像大海捞针。值得庆幸的是,Kristin wutholz博士，助理教授化学威廉与玛丽学院的研究员，正在研究一种无需筛选所有干草就能找到针的方法。
带着高倍显微镜，Wustholz一直在放大这些染料，探测特别典型的和不那么典型的分子。通过这个过程，她收集了哪些分子特征可以增强DSSC能量收集，哪些不能的数据。这样，她将能够帮助指导更理想染料的合成。希望这种方法是加速DSSCs超越传统硅基太阳能电池竞争对手的关键。
随着Wustholz的研究进展，未来装饰你的房子也可能意味着颜色协调，你安装在窗户上的染料敏化太阳能电池。这项技术不仅能照亮你的房间，还能帮助我们降低全球能源成本。
