在能源緊張的今天，研究人員相中了免費(fèi)而無(wú)處不在的太陽(yáng)能。如果你看過(guò)世界太陽(yáng)能車挑戰(zhàn)賽，就會(huì)發(fā)現(xiàn)幾乎車身的每寸裸露，都鋪上了黑壓壓的太陽(yáng)能電池板。有趣的是，《經(jīng)濟(jì)學(xué)人》最近撰文，稱研究透明太陽(yáng)能電池板成為了一項(xiàng)熱捧技能。看來(lái)在未來(lái)，為了增加電動(dòng)汽車的續(xù)航，窗戶和擋風(fēng)玻璃的面積，也是一點(diǎn)兒都不能浪費(fèi)呢！

　　日常生活中，玻璃材料隨處可見(jiàn)。你只需抬頭隨意掃一眼，就會(huì)發(fā)現(xiàn)建筑外墻、車輛窗戶和前后擋風(fēng)，甚至移動(dòng)設(shè)備屏幕，都是由這些透明材料組成。在能源緊張的今天，如果你聽(tīng)說(shuō)研究人員要用透明太陽(yáng)能電池板代替這些表面，也就不會(huì)覺(jué)得是什么奇聞?shì)W事了。

　　制造太陽(yáng)能電池的大多數(shù)材料都是不透明的，但如果把太陽(yáng)能電池板做成透明效果，安裝到建筑和移動(dòng)設(shè)備上，就能在晴好的日子發(fā)電儲(chǔ)能。而且當(dāng)你望向窗外，或者使用智能手機(jī)時(shí)，玻璃式的太陽(yáng)能電池板能被視線穿透，讓人們依舊可以欣賞窗外景色和屏幕后的圖文。

　　簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，無(wú)論透明與否，太陽(yáng)能電池的發(fā)電原理都是一樣的：太陽(yáng)能電池板吸收光照輻射后，表層材料的電子被激活，在電極的作用下可以發(fā)生電子躍遷，產(chǎn)生電流回路。

　　那么，為了既透明又能發(fā)電，目前可選的一個(gè)方案是，讓太陽(yáng)能電池板只吸收人眼不可見(jiàn)光波，例如紅外線和紫外線光譜，同時(shí)讓可見(jiàn)光穿透電池板。以前從屬于麻省理工學(xué)院、2011年脫離學(xué)院自立門戶的一家公司，目前就在捉摸這項(xiàng)技術(shù)。他們涉及的研究?jī)?nèi)容，就是利用透明、可吸收紅外線和紫外線的有機(jī)材料，來(lái)研發(fā)制造太陽(yáng)能電池。

　　不過(guò)要考慮的問(wèn)題是，太陽(yáng)能電池板的透明程度越高，發(fā)電效率就越低。至少在使用硅這種半導(dǎo)體材料生產(chǎn)太陽(yáng)能電池的嘗試中，透明度和發(fā)電量呈反比的規(guī)律，是得到普遍驗(yàn)證的。不過(guò)太陽(yáng)能這種能源形式普遍存在，一些人認(rèn)為，即便只能轉(zhuǎn)化其中的部分光，效率還是比較樂(lè)觀的。和不透明太陽(yáng)能板20%到25%的轉(zhuǎn)化效率相比，僅利用不可見(jiàn)光也能得到超過(guò)10%的準(zhǔn)化率。

　　去年，早前在麻省理工大學(xué)任職的Richard Lunt教授在密歇根州立大學(xué)組建了一個(gè)團(tuán)隊(duì)。Richard Lunt展示了團(tuán)隊(duì)的一些研究進(jìn)展，可以利用一種極小的有機(jī)微粒實(shí)現(xiàn)太陽(yáng)能板透明化的效果，教授把這種材料形容成“人眼可察的透明”。

　　這些材料分子吸收陽(yáng)光中特定波長(zhǎng)的不可見(jiàn)光，轉(zhuǎn)化為一種特殊的會(huì)發(fā)熱的紅外光。這種紅外光人眼不可見(jiàn)，會(huì)被引導(dǎo)至玻璃材料的邊界，由薄薄的太陽(yáng)能電池轉(zhuǎn)化為電能。這種排布被稱為“太陽(yáng)能冷光集中器”，可以讓大多數(shù)的玻璃無(wú)障礙變成太陽(yáng)能發(fā)電組分。第一版產(chǎn)品能源轉(zhuǎn)化率只有1%，但是這種材料研究還在早期，研究人員期望會(huì)在逐漸迭代中獲得可觀的效率增長(zhǎng)。

　　“用可吸收不可見(jiàn)光波的材料來(lái)制造太陽(yáng)能薄膜是可行的，如果價(jià)格低廉，在工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中廣泛使用，將會(huì)帶來(lái)巨大的變革”。薄膜電池和太陽(yáng)能光電納米技術(shù)能力中心是一家柏林工業(yè)研究組織，其總監(jiān)Rutger Schlatmann表達(dá)了上述看法。但同時(shí)他也指出，目前帶來(lái)大部分產(chǎn)能的，還是可見(jiàn)光。這意味著無(wú)論上述技術(shù)多么先進(jìn)，只能有效轉(zhuǎn)化不可見(jiàn)光的透明太陽(yáng)能電池板能，永遠(yuǎn)無(wú)法KO捕捉大量可見(jiàn)光的傳統(tǒng)太陽(yáng)能板。

　　如果有避光需要，半透明的太陽(yáng)能電池板可以生產(chǎn)成有色或染色玻璃樣式。一家坐落于東德德累斯頓的公司——Heliatek，就在使用有機(jī)材料制造太陽(yáng)能薄膜，轉(zhuǎn)化率可以達(dá)到40%。其中，他們能把有色的太陽(yáng)能電池板安裝在建筑和汽車的遮陽(yáng)頂棚發(fā)電，光電轉(zhuǎn)化率為7%。

　　還有一個(gè)吸引了很多人興趣的方案是，使用名為鈣鈦礦的族系材料，把半透明的太陽(yáng)能電池板做成價(jià)格低廉的卷筒形狀。Rhode Island團(tuán)隊(duì)來(lái)自普羅維登斯的布朗大學(xué)，他們最近宣布，已經(jīng)利用鈣鈦礦晶體制造出了超薄的太陽(yáng)能薄膜電池，可達(dá)15%的發(fā)電能效。

　　牛津太陽(yáng)能光電公司自2010年脫離牛津大學(xué)，準(zhǔn)備商業(yè)化量產(chǎn)太陽(yáng)能薄膜電池，預(yù)估使用鈣鈦礦材料的發(fā)電效果可以超過(guò)20%。公司預(yù)測(cè)，如果將倫敦的一幢35層辦公樓覆蓋這種太陽(yáng)能電池板，發(fā)電量可以供應(yīng)整幢大樓所需電量的60%。遇到電費(fèi)高或者電池用光的時(shí)候，任何來(lái)源的電量補(bǔ)充都顯得非常寶貴。