Föreställ dig att stå framför en vägg av fönster, undersöker utsikten. Du hör någon komma in i rummet bakom dig. Du vänder. "Välkommen, " säger du. "Här är videon jag ville visa dig." Med en knapptryckning, utsikten försvinner och fönstren förvandlas till en högupplöst TV-skärm.

Nej, din vän är inte James Bond, och du är inte nästa F. Ändå, även när du tittar på videon, din fönster-TV gör lika mycket för att avvärja en global katastrof som någon Bond-filmpryl någonsin gjort. Du ser, det är också en solpanel, ständigt skörda förnybar energi från solen. Problemet med klimatförändringar är inte en typisk filmsuperskurk, men det är ett knepigare problem än vad Goldfinger ställde upp. Värre, mänsklighetens ansträngningar att lösa det med befintlig teknik fungerar inte tillräckligt snabbt.

Hjältarna som kommer till undsättning kan vara en ny teknik som kallas organiska halvledare, ett nytt sätt att tillverka material som leder elektricitet endast under vissa förutsättningar. De flesta halvledare i modern elektronik är gjorda av kristallina, stenbildande element som kisel. Organiska halvledare, däremot är främst gjorda av kolbaserade molekyler. De tar mindre energi att tillverka än konventionella halvledare. En konventionell fotovoltaisk cell, till exempel, kan ta år att producera så mycket energi som krävdes för att bygga den; en organisk solcellscell tar bara månader.

Dock, det kanske mest spännande med organiska halvledare är att det är möjligt att designa molekyler som är flexibla, lättvikt, färgad eller helt transparent. I labbet jag arbetar i, vi designar och testar nya små molekyler som har specifika, riktade egenskaper – som att göra en enkel genomskinlig ruta till ett fönster, skärm och solpanel.

Fånga solenergi

Att göra en solpanel som också är ett fönster kräver lite kreativitet:det måste vara något som både absorberar ljus, att göra el, och släpper igenom ljus, att låta folk se in och ut.

Vårt material utnyttjar det faktum att ett fönster bara behöver överföra mänskligt synligt ljus; i mitt labb, vi kan göra molekyler som bara absorberar UV och infrarött ljus, våglängder av ljus som våra ögon inte ser. Det här är delar av spektrumet vi egentligen inte vill passera genom ett fönster ändå. UV-ljus ger dig en solbränna. Och infrarött ljus är varmt:Att filtrera bort det kan spara på energianvändningen och kostnaden för luftkonditionering. Det är sant att vår metod inte fångar absolut all energi i solljus, men det är okej. Mängden solenergi som når jorden varje timme är mer än vad alla människor använder på ett år.

Vänd på processen

Organiska halvledare är också användbara för att göra bildskärmar och skärmar. Om du tänker efter, en skärm är i grunden en solpanel som körs baklänges. Den genererar ljus från en elektrisk ström. Både solpaneler och bildskärmar innebär omvandlingar mellan ljus och el. Precis som vi kan designa transparenta organiska halvledare, vi kan designa molekyler som avger specifika färger av ljus när en elektrisk ström appliceras.

Sätt ihop en molekyl som avger rött, en molekyl som avger blått, och en molekyl som avger grönt, och du har en organisk lysdiod. De är nyckeln till vad som på TV- och monitormarknaden kallas OLED-skärmar.

För att göra ett smart fönster, vi skulle behöva lägga två lager av organiska halvledare – ett lager för att generera elektricitet från solljus och ett annat för att avge ljus – på en panna av ett transparent ledande material, som indiumtennoxid. Dessa tekniker finns, men är ännu inte tillgängliga för försäljning.

Att sätta ihop bitarna

Hälften av den här enheten är redan kommersiellt tillgänglig:Energieffektiva högupplösta OLED:er är en stor hit på marknaden för hem- och kontors-TV.

Företag som säljer ekologiska solpaneler, och även organiska solpanelsfönster, går bara igång. Pågående forskningsinsatser, som min, syftar till att optimera egenskaperna hos dessa material, öka deras effektivitet, och göra dem mer hållbara.

När vi gör komponenterna bättre, vi kommer också att hitta sätt att integrera organiska halvledarsolceller och organiska halvledarskärmar tillsammans. Det kan vara några år kvar, men det finns verkligen incitament att göra det, med så många möjliga tillämpningar. En elbil med smarta fönster kan samla tillräckligt med solenergi för att köra bilen 10 till 15 mil om dagen, tillräckligt för en typisk pendling. Köranvisningar kan dyka upp på vindrutan, för. Överallt där det finns ett fönster – oavsett om det är i en skyskrapa eller ett husbil – kan det finnas ett smart fönster, spara utrymme, spara energi och låta de åkande känna sig som James Bond.

Denna artikel publicerades ursprungligen på The Conversation. Läs originalartikeln.