如果能夠在日間充分收集半個小時的太陽能，便可解決人類一年的能源之需，不過這只是理論愿景，現(xiàn)實是人類在享受免費而又海量的太陽能之前必須跨過幾道難度很大的坎。首當(dāng)其沖的便是降低太陽能電池的材料成本，改變光伏產(chǎn)業(yè)依賴政府補貼的現(xiàn)狀，而最近美國加州理工學(xué)院的一項研究成果，以及IBM新推出的一款新型高效薄膜太陽能電池，讓我們看到了太陽能真正變“便宜”的希望。

　　硅絲電池高效低價

　　據(jù)《科學(xué)美國人》消息，加州理工大學(xué)的科研人員日前成功采用新技術(shù)研制出一種硅金屬絲太陽能電池，他們將傳統(tǒng)的硅做成微米級(一微米等于百萬分之一米)金屬絲，外部裹有能彎曲、柔軟而又有彈性的有機聚合物。

　　這種新型太陽能電池可吸收射入光線中85%的光譜，在強光時段的吸收率甚至可達96%，這個效率與傳統(tǒng)的硅太陽能電池幾無二致，但其消耗的硅量卻僅為傳統(tǒng)硅電池的1%。這一成績得益于科學(xué)家們研發(fā)出的全新制作工藝，加州理工學(xué)院的研究人員將垂直的硅絲線安裝在聚二甲基硅氧烷平板上，并在硅絲的表面涂加氧化鋁納米顆粒以反射與散射陽光，讓硅絲能夠有效吸收從任意角度射入的陽光。

　　加州理工學(xué)院已將這一突破性研究成果發(fā)表在了2月14日出版的《自然材料》上，不過這一技術(shù)目前尚未正式投產(chǎn)，但研究者對利用硅絲大批量制作薄膜太陽能電池充滿信心。該項目的研究員、加州理工學(xué)院化學(xué)教授奈特·里維斯表示：“未來光伏電池的制造首先要考慮光譜的吸收能力，同時必須兼顧成本和便利性，硅絲擁有全部優(yōu)勢，我們有太多理由相信，未來幾年內(nèi)，它將成為薄膜電池量產(chǎn)的生力軍。”

　　IBM廉價高效薄膜電池面世

　　幾乎是在加州理工學(xué)院公布最新研究成果的同時，IBM公司材料科學(xué)家大衛(wèi)·米茲及其研究團隊在最新一期的《先進材料》上發(fā)表了一份研究報告，正式宣告IBM成功研制出一款價格低廉但卻擁有超高光電轉(zhuǎn)化率的多元化合物薄膜太陽能電池。憑借全新的制作工藝，該薄膜太陽能電池的光電轉(zhuǎn)換率高達9.6%，這個數(shù)據(jù)并非實驗室的一家之言，而是經(jīng)由美國能源部正式測試并予以公布的。值得注意的是，此前用同樣材料(不含銦、鎵或鎘的相關(guān)化合物)制成的薄膜電池光電轉(zhuǎn)換率僅為6.7%，比這種新型薄膜電池的效率要低40%，這也創(chuàng)造了同類材料太陽能薄膜電池轉(zhuǎn)換效率的世界紀(jì)錄。

　　相較傳統(tǒng)的多元化合物薄膜太陽能電池，這種新型的薄膜電池在光電轉(zhuǎn)化效率上同樣不落下風(fēng)，并且在成本上擁有絕對優(yōu)勢。據(jù)美國第一太陽能公司(First Solar)公布的最新數(shù)據(jù)，它們生產(chǎn)的銅銦鎵硒(CIGS)薄膜電池和碲化鎘多晶薄膜電池的轉(zhuǎn)換效率為11%左右，但每瓦特的電價卻高達1美元，這主要是由碲、銦等原材料稀缺、價格高昂所致。IBM新款薄膜電池的原料是銅、鋅、錫、硒和硫磺5種原料的組合，全部都是相對常見，價格低廉的原材料。

　　應(yīng)用前景謹(jǐn)慎樂觀

　　目前這兩種技術(shù)都還沒有進入實質(zhì)性的投產(chǎn)階段，但卻為當(dāng)下太陽能利用中成本與效率難以兼得的尷尬局面帶來了新的思路，低成本和接近當(dāng)前主流水平的效率讓它們擁有了良好的應(yīng)用前景。

　　目前在光伏業(yè)界，硅類太陽能電池依然是主流，也有很多太陽能企業(yè)，如日本的夏普，正致力于研發(fā)利用多聚物等有機原材料制造薄膜太陽能電池，但在光電轉(zhuǎn)換環(huán)節(jié)，有機物薄膜電池與傳統(tǒng)的硅電池還有很大差距，簡言之就是硅電池效率高但是貴，非硅電池雖然便宜但效率低。而像納米晶太陽能電池這樣更加新型的光伏電池則還在研究當(dāng)中。

　　在這樣的背景之下，加州理工學(xué)院將有機材料的靈活可塑與硅電池的高效相結(jié)合，有效降低了成本，無疑為當(dāng)下的太陽能電池研究提供了新的思考空間，而一旦真正被應(yīng)用于實踐，硅絲電池在某種意義上還能催生一個新的行業(yè)。

　　對于IBM的新型薄膜電池，從表面看，米茲的研究團隊僅僅是替換了常規(guī)多元化合物薄膜電池中的幾個原材料，但這種新型薄膜電池的精妙之處在于獨特的制作工藝。常規(guī)的薄膜電池在制造過程中涉及在真空狀態(tài)下的氣化噴涂和沉積，而這需要耗費大量的能量來實現(xiàn)；米茲和同事則大多是在液體和粒子的混合狀態(tài)下進行操作，比如銅和錫是液態(tài)，而鋅是粒子狀態(tài)，這在電池制造過程中將大幅降低浸漬、噴涂和隙縫澆注的成本。IBM表示，公司無意于將該技術(shù)用于自產(chǎn)薄膜電池，而是打算作為專利持有人向其他公司出售這一技術(shù)。

　　但這兩種技術(shù)畢竟還處于實驗室階段，尚未經(jīng)歷過實踐檢驗，而按照以往經(jīng)驗，實驗室里的光伏電池在“實戰(zhàn)”中效率總會打折扣。以單晶硅太陽能電池為例，它在實驗室里的最高光電轉(zhuǎn)換率達到了24.7%，但在量產(chǎn)后的實際應(yīng)用中卻降到了15%左右。與此同時，在與核能等清潔能源行業(yè)的同步發(fā)展的過程中，競爭關(guān)系是客觀存在的，取舍在所難免，太陽能能否依靠新技術(shù)切實實現(xiàn)廉價高效，與包括傳統(tǒng)能源在內(nèi)的各種能源分庭抗禮，還要留待實踐檢驗。(記者 于歡)