2010年10项方兴未艾的技术之一：新型光伏发电

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2010年10项方兴未艾的技术之一：新型光伏发电 美国《技术评论》杂志每年都会评选出10项可能改变世界面貌的新兴技术。今年，榜上有名的包括实时搜索、社会化电视、绿色水泥等等，其中有些技术可能刚刚“小荷才露尖尖角”，比如“双效抗体”等；另外一些技术已经成为业界人士脑海中的热门词汇，比如云计算。无论如何，这些技术必将会在2010年的世界“搅动一池春水”，有望让我们的生活更加健康和美好。 　　9.新型光伏发电——用纳米粒子提高太阳能发电效率 　　1995年，凯利·卡切波尔完成了她的物理学本科学历后，决定进入一个停滞不前的领域：太阳能电池。2006年，已经成为博士后的卡切波尔获得了一项重大的发现，推开了制造光电转换率更高的薄膜太阳能电池的大门。这个进步或许可以让太阳能在同化石燃料的博弈中更具竞争优势。卡切波尔现在是澳大利亚国立大学等离子研究团队的一员。 　　薄膜太阳能电池一般用非晶硅或者碲化镉制造，与常规的由更厚而且更昂贵的硅晶片制造的太阳能电池相比，成本更低。当然，薄膜太阳能电池的效率也更低，因为，如果一个电池的厚度比射入光线的波长还短时，光线就更难被吸收和转换。因此，仅仅几微米厚的薄膜电池只能微弱地吸收一些近红外的波长。如此一来，薄膜电池的光电转化率只有8%到12%，而一般晶硅太阳能电池的转换率能达到14%到19%。而要产生更多的电能就需要制造更大的设备，这就大大限制了太阳能技术的应用范围。 　　当金属表面的电子被入射的光线刺激后，会形成等离子体振荡。在传统的硅基太阳能电池的制造中，很多人都利用等离子体效应，从而保证电池更加高效，但是却没有人利用这个效应来制造薄膜电池。卡切波尔发现，她敷在一块薄膜太阳能电池表面的银纳米粒子，并不会像镜子一样完全反射直接照射到其表面的光线。相反，粒子表面上形成的等离子体将使光子偏斜，这样，这些光子会在薄膜电池内部来回反射，以便于长波长光的吸收。 　　卡切波尔的测试设备的光电转化效率比普通的薄膜太阳能电池高30%左右。如果卡切波尔能把她的纳米粒子技术和大规模制造薄膜电池结合起来，很可能会改变太阳能电池技术领域的平衡，加速太阳能取代传统化石燃料能源的步伐。薄膜太阳能电池不仅能获得更多的市场份额（目前，其在美国的市场份额为30%），同时，也会加速整个光伏产业的发展。 　　毫无疑问，在薄膜太阳能电池制造上，碲化镉将慢慢取代硅。但是碲是稀有元素，专家们担心它的供给可能无法满足需求。而在这方面，硅则更有优势。 　　目前已经有多家公司向卡切波尔抛出了“橄榄枝”。但是，卡切波尔希望在商业化这项技术之前，能够更好地完善它。同时，澳大利亚斯文本科技大学的研究人员们也正和业界巨头、世界上最大的硅基太阳能电池制造商中国尚德太阳能电力有限公司开发他们的等离子体薄膜太阳能电池制造技术，据称，该公司的等离子体太阳能电池有望在4年内实现商业化。