数百年来，窗户无处不在，在我们的日常生活中发挥着不可或缺的作用，为我们的家园和工作场所提供自然光。但想象一下，如果我们的窗户能够发电，能够给你的手机充电，能够帮你烧热水，这会给我们的生活带来多少便利。
据不完全统计，仅在美国就有 50至70亿平方米的玻璃窗户，太阳能窗户将会为太阳能利用提供一个很好的方式。我们的研究也从这个方面出发，让电池板通过足够的光线，使太阳能的利用率更高，向绿色可循环能源的供电生活更进一步。
现在的一小片半透明电池，有可能在不远的将来发展成一块块窗户。（图片由 Matthew Wright 提供）
就目前来看，可再生能源的经济性越来越高。在澳大利亚和世界其他地区， 硅太阳能电池已经在屋顶市场占据主导地位。屋顶太阳能发电提供了一种越来越便宜和高效的发电方式。虽然这些屋顶很好，但这些硅模板不透明而且体积庞大。所以我们要发散思维，设计适合窗户的太阳能电池。
当我们将太阳能电池板放在屋顶上时，我们希望它吸收尽可能多的阳光，以便它可以产生最大的功率。但对于一个窗户而言，在吸收光线变成电力和透射光线之前不可避免地会存在折损。
所以我们要关注 太阳能电池板的关键参数 —— 平均可见光透射率（ AVT ）。 其代表着透过光通量与投射到窗户表面的光通量的百分比，这与红外线或紫外线等正好相反。
当然，我们既不希望太阳能窗户吸收太多的阳光，也不希望它透过太多的阳光，因此科学家们一直试图在高电效率和高AVT之间找到一个合适的点。
电压的问题
研究表明， 25 ％的 AVT 通常被认为是太阳能窗户的门槛值。但是让四分之一的光线穿过太阳能电池会使电池很难产生大量的电流，这就是为什么半透明电池的效率迄今为止很低的原因。
但请注意， 电力的大小取决于两个因素：电流和电压 。我们的研究专注于提高电压，所以我们选择新的有机吸收材料，这些材料可在非透明电池中产生高电压。
当将这些有机材料放置在半透明太阳能电池中时，即使有大量的透射光通过窗户，电池的电压仍然能保持在较高的水平。这样虽然与不透明太阳能电池相比会使电流降低，但相对于先前的半透明电池，较高的电压会使太阳能电池具有更高的效率。
但随着这些问题被解决，新的问题又来了：用这些半透明电池板制备的窗户是什么样的呢? 透过太阳能窗户，你能看到什么？
如果你的朋友穿着红色衬衫，当你通过一个普通的窗户看到他们时，他们的衬衫毫无疑问应该是红色。
但是因为半透明的太阳能电池吸收了我们在可见光谱中看到的一些光线，所以我们需要更仔细地考虑这种显色性能。我们可以通过计算所谓的显色指数来测量半透明太阳能电池板如何准确地呈现图像。我们的研究表明，改变吸收层的厚度不仅会影响电池产生的电能，还会改变其准确描绘颜色的能力。
为了解决这一问题，研究人员找到了一种不同的前瞻性方法，这种方法可以产生很好的显色指数。研究人员将有机吸收材料替换成吸收可见光范围外太阳能的材料。这意味着半透明太阳能电池板将以正常的玻璃形式出现在人眼中，因为太阳能转换发生在红外范围内。
然而，这样做会严重限制电池的效率及太阳能转化为电力的能量。
对未来的展望
到目前为止，我们只是在一个小的原型规模上创建了我们的太阳能电池单元。在我们制造大型、高效率的太阳能窗之前，仍然存在几个障碍。具体来说，用于从这些电池收集电荷的透明电极是脆性的并且含有稀有元素，例如铟。
如果研究人员能够解决这些问题，大规模部署太阳能窗户将会成为可能，可再生能源的利用也能得到长足发展。所以虽然目前为止太阳能窗户还没有问世，但我们已经接近它们。
