在玻璃上制造出柔性太陽(yáng)能電池

傳統(tǒng)的太陽(yáng)能電池仍主打晶硅技術(shù)。幾年前，硅太陽(yáng)能電池板的成本為4美元/瓦。該研究領(lǐng)域的“帶頭大哥”之一、澳大利亞新南威爾士大學(xué)的馬丁?格林教授曾經(jīng)宣稱，硅太陽(yáng)能電池板的成本永遠(yuǎn)不可能低于1美元/瓦。但現(xiàn)在，他表示：“成本已下降到約50美分/瓦了，而且還有可能降至36美分/瓦。”

美國(guó)能源部設(shè)置的目標(biāo)是，到2020年低于1美分/瓦，這一目標(biāo)不僅僅指太陽(yáng)能電池板的成本，而是就整個(gè)太陽(yáng)能電池板安裝系統(tǒng)而言。格林認(rèn)為太陽(yáng)能產(chǎn)業(yè)有可能提前完成這一目標(biāo)。屆時(shí)，太陽(yáng)能的直接成本有望降至6美分/千瓦時(shí)，比新的天然氣發(fā)電廠的供能成本還低。太陽(yáng)能的總成本則因包括彌補(bǔ)太陽(yáng)光的間歇性特征而制造的設(shè)施的成本，當(dāng)然會(huì)更高，但精確地高多少取決于電網(wǎng)中有多少太陽(yáng)能等因素。

硅太陽(yáng)能產(chǎn)業(yè)的各個(gè)機(jī)構(gòu)一直在想方設(shè)法削減成本并提高太陽(yáng)能電池板的能量產(chǎn)出。上世紀(jì)90年代，格林的實(shí)驗(yàn)室制造出了一款轉(zhuǎn)化率創(chuàng)紀(jì)錄的太陽(yáng)能電池，其記錄一直堅(jiān)挺地保持至今。為了獲得這一轉(zhuǎn)化記錄，格林不得不使用昂貴的石印技術(shù)來(lái)制造精細(xì)的電線以收集太陽(yáng)能電池提供的電流。但技術(shù)的穩(wěn)步發(fā)展使科學(xué)家們現(xiàn)在能用屏幕印刷術(shù)制造出精細(xì)的電線。最近的研究表明，屏幕印刷術(shù)能制造出寬度僅為30微米的電線，與格林電線的寬度差不多，但成本要低很多。

格林表示，這一技術(shù)和其他技術(shù)聯(lián)合，有望使人們能更便宜且更方便地在生產(chǎn)線上復(fù)制他的高效率太陽(yáng)能電池。已有公司研發(fā)出了制造太陽(yáng)能電池前端金屬觸點(diǎn)的技術(shù)，不過(guò)，后端電子觸點(diǎn)的設(shè)計(jì)更困難，但他希望能有公司想出辦法。

無(wú)獨(dú)有偶，美國(guó)國(guó)家可再生能源實(shí)驗(yàn)室（NREL）已在一種新類型的玻璃（由康寧公司制造的超薄高度彎曲玻璃）上制造出了一款柔性太陽(yáng)能電池。他們制造出的這款薄膜碲化鎘太陽(yáng)能電池是目前唯一一款可以在大規(guī)模生產(chǎn)上與傳統(tǒng)硅太陽(yáng)能電池相抗衡的太陽(yáng)能電池�，F(xiàn)在，這樣的太陽(yáng)能電池只能成批制造（硅太陽(yáng)能電池也是如此），但能在一塊可彎曲的玻璃上將其制造出來(lái)提供了一種可能性，那就是，可以持續(xù)不斷地采用卷對(duì)卷的方式將其制造出來(lái)（就像打印報(bào)紙一樣），因而可以通過(guò)增加產(chǎn)量來(lái)減少成本。

“雙面嬌娃”讓太陽(yáng)光無(wú)處可逃

格林以前的學(xué)生兼同事趙建華（音譯），也是中國(guó)太陽(yáng)能電池板制造企業(yè)中電光伏（China Sunergy）的聯(lián)合創(chuàng)辦人。趙建華上周宣布，他正在為一種前后兩面都能吸收太陽(yáng)光的“雙面太陽(yáng)能”電池建造一條試驗(yàn)性的生產(chǎn)線。這種太陽(yáng)能電池的基本理念是，在白天的大部分時(shí)段，落在地面上一排排太陽(yáng)能電池板之間的太陽(yáng)光被反射到太陽(yáng)能電池板背面，這些光有望被吸收利用，從而增加能量產(chǎn)出。這項(xiàng)研究尤其適用于沙漠地帶，因?yàn)榇颂幪��?yáng)光的反光能力非常強(qiáng)。單面太陽(yáng)能電池板可產(chǎn)生340瓦的電力；而雙面太陽(yáng)能電池板則有望高達(dá)400瓦。趙建華希望這些太陽(yáng)能電池板在一年內(nèi)能將產(chǎn)出的能量提高20%。

這樣的太陽(yáng)能電池板可能會(huì)像籬笆一樣被垂直安裝，這樣，太陽(yáng)能電池板的一面在早上吸收太陽(yáng)光；另一面則在下午吸收太陽(yáng)光，這就使得彈丸之地上都可以安裝這種太陽(yáng)能電池板，例如，可以將它們作為高速公路的噪聲障。而且，這種布局策略的優(yōu)勢(shì)有望在塵沙彌漫的地方得以彰顯。中東的很多地方似乎是這種太陽(yáng)能電池板的理想歸宿，因?yàn)�，盡管這些地方的日照特別強(qiáng)烈，但頻繁爆發(fā)的沙塵暴會(huì)讓能源產(chǎn)出縮水。垂直安裝的太陽(yáng)能電池板不會(huì)給灰塵提供“安身立命之所”，因此有望讓整個(gè)太陽(yáng)能系統(tǒng)變得更經(jīng)濟(jì)可行。

半導(dǎo)體“伴侶”或讓硅太陽(yáng)能電池的效率翻倍

不過(guò)，從更長(zhǎng)遠(yuǎn)的眼光來(lái)看，格林還是將賭注壓在硅上。他希望通過(guò)讓硅同一、兩種其他的半導(dǎo)體“聯(lián)姻”，大大提高硅太陽(yáng)能電池板的效率。其中添加的每種半導(dǎo)體都會(huì)選擇性地吸收太陽(yáng)光譜中的部分光（硅無(wú)法有效地吸收這部分光）并將其轉(zhuǎn)化為電能。

增加一種半導(dǎo)體有望將太陽(yáng)能電池板的光電轉(zhuǎn)化效率從目前的20%到25%提升至40%左右。再增加另外一種半導(dǎo)體有望使效率高達(dá)50%，這就可以少安裝至少一半的太陽(yáng)能電池板。當(dāng)然，這一方法面臨的主要挑戰(zhàn)是讓這些半導(dǎo)體能很好地“聯(lián)姻”，這一挑戰(zhàn)主要由晶體硅中的硅原子的排列所制造。