高效低成本电池面世廉价太阳能不再遥远

　　如果能够在日间充分搜集半个小时的太阳能，便可解决人类一年的能源之需，不过这只是理论愿景，现实是人类在享受免费而又海量的太阳能之前必须跨过几道难度很大的坎。首当其冲的便是降低太阳能电池的材料本钱，改变光伏产业依赖政府补贴的现状，而最近美国加州理工学院的一项研究成果，和IBM新推出的一款新型高效薄膜太阳能电池，让我们看到了太阳能真正变“便宜”的希望。

　　硅丝电池高效低价

　　据《科学美国人》消息，加州理工大学的科研人员日前成功采用新技术研制出一种硅金属丝太阳能电池，他们将传统的硅做成微米级(1微米等于百万分之一米)金属丝，外部裹有能曲折、柔软而又有弹性的有机聚合物。

　　这种新型太阳能电池可吸收射入光线中85%的光谱，在强光时段的吸收率乃至可达96%，这个效率与传统的硅太阳能电池几无二致，但其消耗的硅量却仅为传统硅电池的1%。这1成绩得益于科学家们研发出的全新制作工艺，加州理工学院的研究人员将垂直的硅丝线安装在聚二甲基硅氧烷平板上，并在硅丝的表面涂加氧化铝纳米颗粒以反射与散射阳光，让硅丝能够有效吸收从任意角度射入的阳光。

　　加州理工学院已将这一突破性研究成果发表在了2月14日出版的《自然材料》上，不过这1技术目前尚未正式投产，但研究者对利用硅丝大批量制作薄膜太阳能电池充满信心。该项目的研究员、加州理工学院化学教授奈特·里维斯表示：“未来光伏电池的制造首先要斟酌光谱的吸收能力，同时必须统筹本钱和便利性，硅丝具有全部优势，我们有太多理由相信，未来几年内，它将成为薄膜电池量产的新力量。”

　　IBM廉价高效薄膜电池面世

　　几乎是在加州理工学院公布最新研究成果的同时，IBM公司材料科学家大卫·米兹及其研究团队在最新一期的《先进材料》上发表了一份研究报告，正式宣布IBM成功研制出一款价格低廉但却具有超高光电转化率的多元化合物薄膜太阳能电池。凭仗全新的制作工艺，该薄膜太阳能电池的光电转换率高达9.6%，这个数据并不是实验室的一家之言，而是经过美国能源部正式测试并予以公布的。值得注意的是，此前用一样材料(不含铟、镓或镉的相干化合物)制成的薄膜电池光电转换率仅为6.7%，比这类新型薄膜电池的效率要低40%，这也创造了同类材料太阳能薄膜电池转换效率的世界纪录。

　　相较传统的多元化合物薄膜太阳能电池，这类新型的薄膜电池在光电转化效力上一样不落下风，并且在本钱上拥有绝对优势。据美国第一太阳能公司(First Solar)公布的最新数据，它们生产的铜铟镓硒(CIGS)薄膜电池和碲化镉多晶薄膜电池的转换效率为11%左右，但每瓦特的电价却高达1美元，这主要是由碲、铟等原材料稀缺、价格高昂所致。IBM新款薄膜电池的原料是铜、锌、锡、硒和硫磺5种原料的组合，全部都是相对常见，价格低廉的原材料。

　　运用前景谨慎乐观

　　目前这两种技术都还没有进入实质性的投产阶段，但却为当下太阳能利用中成本与效率难以兼得的为难局面带来了新的思路，低成本和接近当前主流水平的效率让它们拥有了良好的应用前景。

　　目前在光伏业界，硅类太阳能电池依然是主流，也有很多太阳能企业，如日本的夏普，正致力于研发利用多聚物等有机原材料制造薄膜太阳能电池，但在光电转换环节，有机物薄膜电池与传统的硅电池还有很大差距，简言之就是硅电池效力高但是贵，非硅电池虽然便宜但效率低。而像纳米晶太阳能电池这样更加新型的光伏电池则还在研究当中。

　　在这样的背景之下，加州理工学院将有机材料的灵活可塑与硅电池的高效相结合，有效降低了成本，无疑为当下的太阳能电池研究提供了新的思考空间，而一旦真正被应用于实践，硅丝电池在某种意义上还能催生一个新的行业。

　　对IBM的新型薄膜电池，从表面看，米兹的研究团队仅仅是替换了常规多元化合物薄膜电池中的几个原材料，但这类新型薄膜电池的精妙之处在于独特的制作工艺。常规的薄膜电池在制造进程中涉及在真空状态下的气化喷涂和沉积，而这需要耗费大量的能量来实现；米兹和同事则大多是在液体和粒子的混合状态下进行操作，比如铜和锡是液态，而锌是粒子状态，这在电池制造过程中将大幅下降浸渍、喷涂和隙缝浇注的本钱。IBM表示，公司无意于将该技术用于自产薄膜电池，而是打算作为专利持有人向其他公司出售这一技术。

　　但这两种技术毕竟还处于实验室阶段，尚未经历过实践检验，而依照以往经验，实验室里的光伏电池在“实战”中效力总会打折扣。以单晶硅太阳能电池为例，它在实验室里的最高光电转换率到达了24.7%，但在量产后的实际运用中却降到了15%左右。与此同时，在与核能等清洁能源行业的同步发展的过程中，竞争关系是客观存在的，取舍在所难免，太阳能能否依靠新技术切实实现廉价高效，与包括传统能源在内的各种能源分庭抗礼，还要留待实践检验

　　（来源：中国能源报）