向植物學習發電－更環保的新一代太陽能電池

太陽的能量源源不絕，每天都會傳送到地球上，大自然的綠色植物經過數十億年來的演化，很早就能利用陽光製造自身需要的能量。科學家進行植物研究，想要了解植物怎麼吸收陽光、水和空氣，又在這個過程中扮演什麼角色。到了150年前，植物學家恩格爾曼發現，綠色植物是利用葉綠體中的葉綠素來吸收光能；數十年前，化學家卡爾文更是找出了光合作用中，二氧化碳轉換成養分的過程，也發現了光、電子與能量之間一連串迷人又複雜的化學反應，終於解開了植物光合作用的祕密。

在能源短缺的現代，科學家不停思考，我們有沒有辦法像植物一樣利用太陽光的能量呢？如果能截取光合作用過程中的電子，做為日常生活的電力來源，那就太好了！既然植物是利用葉綠素、類胡蘿蔔素等色素行光合作用，我們可以從植物體內取出色素來發電嗎？這樣的發電效率能供應人們日常生活所需嗎？

科學家們不斷嘗試，但從植物取出的葉綠素發電效率並不好，直到1991年，瑞士科學家格拉茲爾終於發明了一種新的電池，他以人工合成出一種染料分子，能夠像葉綠素一樣，接受太陽光照就能發電，經過數年的改良測試後，發電效率漸漸提升，成為新一代的電池──染料敏化太陽能電池。

經過數百年的研究、許多科學家的實驗，人類終於能像植物一樣使用太陽的能量了！

染料敏化太陽能電池
染料敏化太陽能電池就和一般電池一樣，有正極、負極和電解液。由負極放出的電子會經過電器，最後回到電池正極，內部則靠電解液來傳遞電子，形成一個回路，電池便能運作。

科學家將人工合成的染料分子放入電解液中，上下包覆外殼，做成薄薄一片，就像三明治外層土司夾住中間的流質餡料一樣。上下外殼同時擔任電池正負極的角色，使用能夠導電且透光的材質，讓陽光能穿透，照射內部的染料分子。當染料分子照光時，會像葉綠素一樣產生電子，電池便開始發電了。

電池內還特別加入了二氧化鈦，除了能吸附並固定染料分子，還能夠傳送染料放出的電子，讓電子更容易跑到電極上，電池運作的功率更好。二氧化鈦本身非常安全，常用來添加在化妝品和食品內，對人體完全無毒，而且在地球的含量不算稀少，是一種便宜的材料，大幅降低了電池的成本。