碳中和是人类社会的重要行动，用以清除自身活动对环境的影响。为了减少二氧化碳排放，人们发明了各种获取能量的方法，来替代化石能源燃烧这种不可持续的用能手段。利用光伏效应发电的光伏太阳能电池板，在房顶、滩涂、荒地以及沙漠戈壁等场所，已经得到了普遍推广和应用，这是太阳能利用的一种重要方式。
人的力量与自然相比，无疑是渺小的，在自然界中，早已进化出更高明更巧妙的太阳能利用方式，这就是无处不在的绿色植物。既然自然界经过数亿年的进化，已经形成了一套成熟的太阳能捕获系统，在各种绿色能源开发过程中，能否模仿植物的光合作用原理，发明出仿生太阳能电池？答案是肯定的，这就是用叶绿素原理发电的太阳能电池。
在绿色植物体内，叶绿素主要起到捕获光能的作用，进而被激发产生电子，作为反应活化中心分解水产生氧气，同时还原二氧化碳生成有机物。模拟光合作用的这一原理，人们将叶绿素单独提取出来，嵌入人工制备的薄膜里，作为捕获光能的工具。在光照的情况下叶绿素产生光激发电子，实现光能到电能的转换，便做成了叶绿素太阳能电池。
叶绿素太阳能电池技术从出现，就一直被不断地改进和优化。最初，美国的科学家从菠菜叶中提取叶绿素—蛋白质复合物，放置到两层导电材料之间，进行光照发电实验。但叶绿素脱离天然环境后非常脆弱，很快失活失效。后来科学家用具有表面活性剂功能的缩氨酸作为保护膜，给叶绿素创造植物中的环境解决了这一问题。科学家还人工合成了不同形貌的仿叶绿素分子，进一步提高了电池的稳定性。
鉴于“人造绿叶”的技术难度，真正的叶绿素电池还处于研究阶段，离实际应用尚有较大距离，但模仿光合作用原理制成的电池已经问世了。其中进展较大的是染料敏化太阳能电池，利用敏化剂类人工合成染料代替了植物中的天然叶绿素，其光电转化效率已经超过13％，是新型太阳能电池的一个重要发展方向。
以叶绿素为基础制成的太阳能电池具有如下优势：理论光电转化效率高、原材料来源丰富、质量轻、成本低、制作工艺及结构简单、多色透明、对环境友好等，并且具有较强的弱光性，尤其是适应范围广，可与建筑物、衣服、装饰品等很好地结合。正是因为叶绿素太阳能电池具有许多无可比拟的优点，人们一直没有放弃对它的研究与探索。
2020年，吉林大学王晓峰教授课题组，以叶绿素衍生物作为主要光敏半导体材料，模拟自然界Z型光合作用的电子传递方式，设计出两种具有双层和三层全叶绿素的生物仿生太阳能电池。在三层全叶绿素生物仿生太阳能电池中，含羧基官能团的叶绿素衍生物被吸附在二氧化钛介孔内，作为整个电池的初始电子受体，形成底部电子传输层，上层为含有双氰基的双极性叶绿素α衍生物，作为电池的模拟电子给体，中层采用含有羟基、中心金属为锌的叶绿素α聚集体，模拟电子受体。由于这种级联叶绿素α衍生物的组合，可达到最高效的光吸收、电荷抽取和传递，因此在标准太阳光模拟器的光照下，三层叶绿素太阳能电池实现了高达4．2％的光电转换效率。
叶绿素是大自然漫长进化过程中形成的高效太阳能转化器，将叶绿素及其衍生物作为主要素材制备新型太阳能电池，既可以实现廉价可再生自然资源的有效利用，又可以实现高光电转换效率，是一种真正绿色低碳的太阳能电池，如果这项技术实现突破，将为国家可持续发展提供强大助力。